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IDELFONSO GENERÔZO DA SILVA
DESIDRATAÇÃO DE BANANA EM SECADOR SOLAR:
VIABILIDADE TÉCNICA E ECONÔMICA
RIO BRANCO
2010
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IDELFONSO GENERÔZO DA SILVA
DESIDRATAÇÃO DE BANANA EM SECADOR SOLAR:
VIABILIDADE TÉCNICA E ECONÔMICA
Dissertação apresentada ao Programa de
Pós-graduação em Agronomia, Área de Concentração em Produção Vegetal, da Universidade Federal do Acre, como parte das exigências para a obtenção do título de Mestre em Agronomia.
Orientadora: Profa. Dra. Maria Luzenira de Souza Co-orientador: Prof. Dr. Jorge Ferreira Kusdra
RIO BRANCO
2010
À minha esposa Madalena de Abreu Melo Silva
e aos meus filhos João Pedro e Marcos Paulo
por terem preenchido o nosso lar
com harmonia, amor, carinho
e crescimento mútuo
Dedico
AGRADECIMENTOS
Primeiramente a Deus pelo sopro Divino e sua benção, e aos meus pais, Pedro Jorge da Silva e Maria Generoza da Silva, pelos primeiros ensinamentos. À Profa. Dra. Maria Luzenira de Souza (Orientadora) e ao Prof. Dr. Jorge Ferreira Kusdra (Co-orientador) pelas orientações, disponibilidade, colaboração, atenção e amizade demonstrada no desenvolvimento desse trabalho.
Ao Prof. Dr. Sebastião Elviro de Araújo Neto pelas sugestões quanto à análise de viabilidade econômica para implantação de agroindústrias rurais de base familiar.
Ao Prof. Me. José Carlos da Silva Oliveira pela colaboração na instalação de aparelho higrômetro de medição da umidade relativa do ar por meio da temperatura do termômetro de bulbo seco e úmido. À Universidade Federal do Acre, especialmente ao Curso de Pós-Graduação em Agronomia, pela oportuna e contínua formação acadêmica. Aos professores do Curso de Pós-Graduação em Agronomia pela troca de experiências e conhecimentos construídos em suas disciplinas. Aos membros da banca examinadora pela análise crítica deste trabalho bem como pelas valiosas sugestões apresentadas. Aos Técnicos, Rui Sant’Ana de Menezes, Ma. Cydia Furtado de Menezes e Francisco da Silva Rebouças do Laboratório da UTAL/UFAC, pelo auxilio durante as análises físico-químicas e microbiológicas. Aos marceneiros José Maria Maia Martins, José Peixoto e Manoel Martins de Almeida e aos serralheiros Francisco de Souza Lima e Elias Batista de Lima da UFAC pelo apoio durante a construção dos secadores solar. À Embrapa Acre na pessoa da Pesquisadora Ma. Joana Maria Leite de Souza pelo apoio no laboratório durante a determinação da atividade de água das amostras de farinha de banana verde.
À minha esposa, filhos e demais familiares, pela compreensão, estímulo, paciência e amor, dedicados durante toda a realização do Curso.
Aos amigos de curso pelos momentos de alegria e experiências compartilhadas. Ao Governo do Estado do Acre, por meio da Secretaria de Extensão Agroflorestal
e Produção Familiar pela liberação de servidores públicos para participarem do Curso de Pós-Graduação em Agronomia.
Ao Fundo de Desenvolvimento Cientifico e Tecnológico pelo auxílio financeiro ao projeto de pesquisa e a Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior pelo apoio na aquisição de reagentes químicos e material (meio de cultura) para análise físico-química e microbiológica em laboratório.
Ao Dr. Reginaldo Ferreira da Silva, pelo incentivo, encorajamento, e a todos que, direta ou indiretamente, contribuíram para que fosse possível a realização do trabalho de pesquisa, a elaboração da dissertação e a conclusão deste curso.
RESUMO
O uso de tecnologias alternativas voltadas para o uso adequado das formas de energia
favorece o desenvolvimento sócio-econômico e ambiental de comunidades rurais.
Este trabalho teve o objetivo avaliar a viabilidade técnica e econômica de cinco
desidratadores de banana verde cultivar Terra para a obtenção de farinha sendo
quatro solares e um à energia convencional. Para avaliar a viabilidade técnica dos
secadores instalou-se um experimento na Unidade de Tecnologia de Alimentos da
Universidade Federal do Acre, em Rio Branco, Acre, no delineamento em blocos
casualizados com cinco tratamentos e quatro blocos. Como superfícies absorvedoras
de radiação dos secadores solar utilizou-se a telha de fibrocimento, a telha de
fibrocimento e chapa de ferro, a telha de fibrocimento e telha de alumínio ondulada e a
manta térmica e chapa de ferro. Foram registradas as temperaturas e as umidades
relativa do ar atingidas no interior de cada equipamento e o tempo de secagem das
fatias de banana. Avaliou-se também o rendimento da farinha de banana e suas
características físico-químicas e microbiológicas. Verificou-se que todos os
secadores solar, exceto o com apenas telha de fibrocimento como superfície
absorvedora, tiveram eficiência térmica equivalente ao secador convencional.
Observou-se também que os secadores solar providos com telhas de alumínio e
manta térmica com chapa de ferro permitiram obter farinha de banana com maior
valor protéico do que o secador convencional. Obteve-se rendimentos de farinha de
26,21% a partir da penca e de 24% a partir do cacho. Os resultados indicaram que
os secadores solar providos com chapas metálicas são adequados para processar
farinha de banana com qualidade e segurança alimentar e que esta quando obtida
com o uso de secadores solar apresenta características físico-químicas de acordo
com os padrões estabelecidos pela legislação brasileira. Os resultados da avaliação
econômica mostraram que o empreendimento que utiliza a energia elétrica para
desidratação e processamento da farinha de banana verde apresenta maiores
investimento fixo e custo de produção e menor receita líquida que o solar. O custo
com a implantação do secador a energia solar é recuperado sob a forma de lucro,
em menor tempo que o elétrico. Os secadores solar apresentam viabilidade econômica
para o processamento de farinha de banana verde nas condições de Rio Branco,
Acre e agregam valor à banana cultivar Terra produzida no Estado.
Palavras-chave: Energia solar. Desidratação de frutas. Musa spp. subgrupo Terra.
ABSTRACT
The use of alternative technologies directed to the appropriate use of forms of energy
favors the socio-economic and environmental development of rural communities.
This study aimed to evaluate the technical and economic feasibility of five dryers of
green banana cultivar Earth to obtain flour with four utilizing solar energy and one
using conventional energy. To evaluate the technical feasibility of the dryers was
installed an experiment at the Food Technology Unit of the Federal University of Acre
in Rio Branco, Acre, in a randomized block design with five treatments and four
blocks. As surfaces of radiation-absorption of solar dryers was used the tile of
fibrocement, the tile of fibrocement and iron plate, the tile of fibrocement and tile of
wavy aluminum, and the thermal blanket and iron plate. Were recorded the
temperatures and the relative air humidities achieved inside of each equipment and
the drying time of the banana slices. Was also evaluated the yield of green banana
flour and its physical-chemical and microbiological characteristics. It was verified that
all solar dryers, except the one with tile of fibrocement as absorber surface, had
equivalent thermal efficiency to the conventional dryer. It was also noted that solar
dryers filled with aluminum tiles and thermal blanket with iron plate allowed the
obtaining of plantain flour with higher protein value than the conventional dryer. Were
obtained yields of flour of 26,21% from the bunch and 24% from the cluster. The
results indicated that solar dryers fitted with metal plates are suitable for processing
green banana flour with food quality and safety and that when obtained with the use
of solar dryers shows physical-chemical characteristics in accordance with the
standards established by Brazilian legislation. The results of the economical
evaluation showed that the enterprise that uses electrical energy for drying and
processing of green banana flour has higher fixed investment and production costs
and lower net income than the solar one. The cost of the deployment of the solar
dryer is recovered in the form of profit, in less time than the electric. The solar dryers
presents economic feasibility for processing of green banana flour in the conditions of
Rio Branco, Acre, and add value to banana from cultivar Terra produced in the state.
Key-words: Solar energy. Dehydration of fruits. Musa spp. subgroup Terra.
LISTA DE QUADROS
QUADRO 1 – Custo de construção de secadores solar e aquisição de umaestufa elétrica com renovação e circulação de ar forçada .............. 35
QUADRO 2 – Investimento fixo para implantação de uma agroindústria de base
familiar com capacidade para produção de 40 kg dia-1 de farinha de banana verde utilizando no processo de beneficiamento das frutas secador solar plano de convecção natural ............................ 73
QUADRO 3 – Investimento fixo para implantação de uma agroindústria de base
familiar com capacidade para produção de 40 kg dia-1 de farinha de banana verde utilizando no processo de beneficiamento das frutas uma estufa elétrica com circulação e renovação de ar ......... 74
QUADRO 4 – Custo variável anual necessário para implantação de uma
agroindústria de base familiar com capacidade para produção de40 kg dia-1 de farinha de banana verde utilizando no processo de beneficiamento das frutas uma estufa elétrica com circulação e renovação de ar (potência 6.000 W) ................................................ 75
QUADRO 5 – Custo variável anual necessário para implantação de uma
agroindústria de base familiar com capacidade para produção de 40 kg dia-1 de farinha de banana verde utilizando no processo de beneficiamento das frutas secador solar plano de convecção natural .............................................................................................. 76
QUADRO 6 – Custo fixo anual necessário para implantação de uma
agroindústria de base familiar com capacidade para produção de 40 kg dia-1 de farinha de banana verde utilizando no processo debeneficiamento das frutas com secador solar plano de convecção natural .............................................................................................. 78
QUADRO 7 – Custo fixo anual necessário para implantação de uma
agroindústria de base familiar com capacidade para produção de 40 kg dia-1 de farinha de banana verde utilizando no processo de beneficiamento das frutas uma estufa elétrica ................................. 78
LISTA DE FIGURAS
FIGURA 1 – Visão frontal (A) e lateral (B) da estufa elétrica................................. 30 FIGURA 2 – Visão frontal (A) e lateral (1) do secador solar com telha de
fibrocimento como superfície absorvedora........................................ 30 FIGURA 3 – Visão frontal (A) e lateral (2) do secador solar com telha de
fibrocimento e chapa de ferro como superfície absorvedora............ 31 FIGURA 4 – Visão frontal (A) e lateral (3) do secador solar com telha de
fibrocimento e telha de alumínio ondulada como superfície absorvedora....................................................................................... 31
FIGURA 5 – Visão frontal (A) e lateral (4) do secador solar com manta térmica
e chapa de ferro como superfície absorvedora................................. 32 FIGURA 6 – Visão frontal (A) e lateral (B) da cabine de secagem........................ 33 FIGURA 7 – Visão frontal (A) e lateral (B) do cavalete pequeno........................... 34 FIGURA 8 – Visão frontal (A) e lateral (B) do cavalete médio............................... 34 FIGURA 9 – Visão frontal (A) e lateral (B) do cavalete grande.............................. 34 FIGURA 10 – Fluxograma para a obtenção da farinha de banana verde............... 37
LISTA DE TABELAS
TABELA 1 – Temperatura e umidade relativa do ar da estufa elétrica (EE) e secadores solar (T: com telha de fibrocimento como superfície absorvedora; TF: com telha de fibrocimento e chapa de ferro como superfície absorvedora; TA: com telha de fibrocimento e telha de alumínio ondulada como superfície absorvedora; MF: manta térmica e chapa de ferro como superfície absorvedora) em experimento realizado no delineamento em blocos casualizados com cinco tratamentos e quatro blocos, na Universidade Federal do Acre, Rio Branco, Acre, 20091.............................................................. 47
TABELA 2 – Água evaporada, banana desidratada, atividade de água e tempo
de secagem de fatias de banana verde cv. Terra, obtidas em estufa elétrica (EE) e secadores solar (T: com telha de fibrocimento como superfície absorvedora; TF: com telha de fibrocimento e chapa de ferro como superfície absorvedora; TA: com telha de fibrocimento e telha de alumínio ondulada como superfície absorvedora; MF: manta térmica e chapa de ferro como superfície absorvedora) em experimento realizado no delineamento em blocos casualizados com cinco tratamentos e quatro blocos, na Universidade Federal do Acre, Rio Branco, Acre, 20091................... 50
TABELA 3 – Dessorção das fatias de banana verde cv. Terra em estufa elétrica (EE)
com circulação e renovação de ar forçada em experimento realizado na Universidade Federal do Acre, em Rio Branco, Acre, 2009.......................
51
TABELA 4 – Dessorção da banana verde (Musa sp., subgrupo Terra) fatiada
em secador solar com telha de fibrocimento (T) como superfície absorvedora em experimento realizado na Universidade Federal do Acre, em Rio Branco, Acre, 2009 ................................................ 53
TABELA 5 – Dessorção da banana verde (Musa sp., subgrupo Terra) fatiada
em secador solar com telha de fibrocimento e chapa de ferro (TF) como superfície absorvedora em experimento realizado na Universidade Federal do Acre, em Rio Branco, Acre, 2009 ............ 54
TABELA 6 – Dessorção da banana verde (Musa sp., subgrupo Terra) fatiada
em secador solar com telha de fibrocimento e telha de alumínio ondulada (TA) como superfície absorvedora em experimento realizado na Universidade Federal do Acre, em Rio Branco, Acre, 2009 56
TABELA 7 – Dessorção da banana verde (Musa sp., subgrupo Terra) fatiada
em secador solar com manta térmica e chapa de ferro (MF) como superfície absorvedora em experimento realizado na Universidade Federal do Acre, em Rio Branco, Acre, 2009 ...................................
57
44
44
TABELA 8 – Massas de cachos e pencas para cálculo de rendimento e obtenção de 1 kg da farinha de banana verde cv. Terra, em estufa elétrica com circulação e renovação de ar forçada à temperatura de 65 ºC, por 7,5 horas até as fatias obterem 8% de umidade ....... 58
TABELA 9 – Composição centesimal e valor calórico da farinha de banana
verde cv. Terra, obtidas em estufa elétrica (EE) e secadores solar (T: com telha de fibrocimento como superfície absorvedora; TF: com telha de fibrocimento e chapa de ferro como superfície absorvedora; TA: com telha de fibrocimento e telha de alumínio ondulada como superfície absorvedora; MF: manta térmica e chapa de ferro como superfície absorvedora) em experimento realizado no delineamento em blocos casualizados com cinco tratamentos e quatro blocos, na Universidade Federal do Acre, Rio Branco, Acre, 20091.................................................................... 60
TABELA 10 – pH e acidez da farinha de banana verde cv. Terra, obtidas em
estufa elétrica (EE) e secadores solar (T: com telha de fibrocimento como superfície absorvedora; TF: com telha de fibrocimento e chapa de ferro como superfície absorvedora; TA: com telha de fibrocimento e telha de alumínio ondulada como superfície absorvedora; MF: manta térmica e chapa de ferro como superfície absorvedora) em experimento realizado no delineamento em blocos casualizados com cinco tratamentos e quatro blocos, na Universidade Federal do Acre, Rio Branco, Acre, 20091................... 62
TABELA 11 – Análises microbiológicas das amostras de farinha de banana verde
cv. Terra, obtidas em estufa elétrica (EE) e secadores solar (T: com telha de fibrocimento como superfície absorvedora; TF: com telha de fibrocimento e chapa de ferro como superfície absorvedora; TA: com telha de fibrocimento e telha de alumínio ondulada como superfície absorvedora; MF: manta térmica e chapa de ferro como superfície absorvedora) em experimento realizado no delineamento em blocos casualizados com cinco tratamentos e quatro blocos, na Universidade Federal do Acre, Rio Branco, Acre, 20091........................................................................... 63
TABELA 12 – Investimento inicial para implantação de agroindústrias de
pequeno porte de base familiar com capacidade para 40 kg dia-1 de farinha de banana verde com opções na escolha da energia térmica para o processo de secagem das frutas a energia solar ou convencional ..................................................................................... 86
TABELA 13 – Investimento fixo para implantação de duas agroindústrias de base
familiar com capacidade para produção de 40 kg dia-1 de farinha de banana verde, utilizando no processo de beneficiamento das frutas oito secadores solar plano de convecção natural e uma estufa elétrica com circulação e renovação de ar forçada com potência de 6.000 W ......................................................................... 88
44
44
TABELA 14 – Porcentagem de participação dos custos fixos e variáveis no custo unitário médio de produção da farinha de banana verde em secador convencional (estufa elétrica com circulação e renovação de ar forçada) e secador solar plano de convecção natural (coletor solar com telha de fibrocimento e telha de alumínio ondulada como superfície absorvedora) .................................................................... 90
TABELA 15 – Fluxo de caixa no período de cinco anos para um empreendimento
com secador solar e outro com energia elétrica e a respectiva taxa interna de retorno1............................................................................. 94
TABELA 16 – Fluxo de caixa no período de cinco anos para um empreendimento
com secador solar e outro com energia elétrica e o respectivo valor presente líquido1................................................................................ 95
LISTA DE APÊNDICES
APÊNDICE A – Desempenho do secador convencional (EE) e dos quatro secadores solar planos de convecção natural (T, TF, TA e MF) quanto à variação de temperatura e umidade relativa do ar em experimento com cinco tratamentos e quatro blocos, realizado na Universidade Federal do Acre, em Rio Branco, Acre, 2009.... 104
APÊNDICE B – Análise de variância da temperatura do ar (TA) e umidade
relativa do ar (URA) no interior dos equipamentos de experimento realizado no delineamento em blocos casualizados com cinco tratamentos e quatro blocos......................................... 105
APÊNDICE C – Análise de variância da água evaporada (AE), banana
desidratada (BD), atividade de água (Aa) e tempo de secagem (TS) da farinha de banana verde de experimento realizado no delineamento em blocos casualizados com cinco tratamentos e quatro blocos ........................................................ 105
APÊNDICE D – Análise de variância da composição centesimal e o valor
calórico da farinha de banana verde cv. Terra de experimento realizado no delineamento em blocos casualizados com cinco tratamentos e quatro blocos ........................................................ 106
APÊNDICE E – Análise de variância do pH e acidez da farinha de banana
verde de experimento realizado no delineamento em blocos casualizados com cinco tratamentos e quatro blocos.............. 105
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO ..................................................................................................... 16
2 REVISÃO DE LITERATURA ............................................................................... 17
2.1 DESIDRATAÇÃO DE ALIMENTOS .................................................................. 17
2.2 MERCADO DE PRODUTOS DESIDRATADOS ............................................... 19
2.3 SECADORES DE ALIMENTOS ........................................................................ 19
2.4 SECADOR SOLAR ........................................................................................... 20
2.5 PRODUÇÃO DE BANANA ............................................................................... 22
2.6 VALOR NUTRICIONAL .................................................................................... 23
2.7 FARINHA DE BANANA .................................................................................... 23
2.8 INDICADORES ECONÔMICOS ....................................................................... 24
3 CAPÍTULO I ......................................................................................................... 25
CARACTERIZAÇÃO FÍSICO-QUÍMICA, MICROBIOLÓGICA E RENDIMENTO
DA FARINHA DE BANANA VERDE DESIDRATADA EM SECADORES SOLAR
E CONVENCIONAL ............................................................................................... 25
RESUMO ............................................................................................................... 26
ABSTRACT ............................................................................................................ 27
3.1 INTRODUÇÃO ................................................................................................. 28
3.2 MATERIAL E MÉTODOS ................................................................................. 29
3.2.1 Delineamento experimental ........................................................................... 29
3.2.2 Caracterização dos tratamentos..................................................................... 29
3.2.3 Custo dos tratamentos.................................................................................... 35
3.2.4 Monitoramento e controle do experimento..................................................... 35
3.2.5 Análise estatística........................................................................................... 36
3.2.6 Caracterização da banana verde ................................................................... 36
3.2.7 Obtenção da farinha de banana verde .......................................................... 37
3.2.8 Rendimento da farinha de banana verde ....................................................... 41
3.2.9 Composição centesimal da farinha de banana verde .................................... 42
3.2.10 Valor calórico da farinha de banana verde .................................................. 43
3.2.11 Análise estatística ........................................................................................ 44
3.2.12 Caracterização físico-química da farinha de banana verde ........................ 44
3.2.13 Análise estatística ........................................................................................ 45
3.2.14 Caracterização microbiológica da farinha de banana verde ....................... 46
3.3 RESULTADOS E DISCUSSÃO ........................................................................ 47
3.3.1 Dinâmica da desidratação da banana verde fatiada nos tratamentos.......... 49
3.3.2 Estufa elétrica ................................................................................................ 50
3.3.3 Telha de fibrocimento .................................................................................... 52
3.3.4 Telha de fibrocimento e chapa de ferro.......................................................... 52
3.3.5 Telha de fibrocimento e telha de alumínio ondulada...................................... 55
3.3.6 Manta térmica e chapa de ferro ..................................................................... 55
3.3.7 Rendimento da farinha de banana verde ...................................................... 58
3.3.8 Composição centesimal e valor calórico da farinha de banana verde ......... 59
3.3.9 Caracterização físico-química da farinha de banana verde ........................... 62
3.3.10 Caracterização microbiológica da farinha de banana verde ....................... 63
3.4 CONCLUSÕES ................................................................................................. 64
REFERÊNCIAS ...................................................................................................... 65
4 CAPÍTULO II ....................................................................................................... 69
INDICADORES DE VIABILIDADE ECONÔMICA PARA PRODUÇÃO DE
FARINHA DE BANANA VERDE EM AGROINDÚSTRIAS À ENERGIA SOLAR
E CONVENCIONAL ............................................................................................... 69
RESUMO ................................................................................................................ 70
ABSTRACT ............................................................................................................ 71
4.1 INTRODUÇÃO ................................................................................................. 72
4.2 MATERIAL E MÉTODOS ................................................................................. 73
4.2.1 Investimento fixo ............................................................................................ 73
4.2.2 Estimativa do custo total de produção ........................................................... 74
4.2.3 Custo variável ................................................................................................ 74
4.2.4 Capital de giro ................................................................................................ 77
4.2.5 Custo fixo ....................................................................................................... 77
4.2.6 Depreciação.................................................................................................... 78
4.2.7 Custo total....................................................................................................... 79
4.2.8 Custo unitário.................................................................................................. 79
4.2.9 Estimativa de rentabilidade ............................................................................ 80
4.2.10 Relação benefício custo................................................................................ 80
4.2.11 Receita líquida.............................................................................................. 81
4.2.12 Margem de lucro........................................................................................... 81
4.213 Remuneração da mão-de-obra familiar......................................................... 82
4.2.14 Rentabilidade................................................................................................ 82
4.2.15 Ponto de nivelamento................................................................................... 83
4.2.16 Tempo de retorno......................................................................................... 84
4.2.17 Taxa interna de retorno................................................................................ 84
4.2.18 Valor presente líquido................................................................................... 85
4.2.19 Análise econômica simplificada ................................................................... 85
4.2.20 Indicadores de viabilidade econômica ......................................................... 85
4.3 RESULTADOS E DISCUSSÃO ........................................................................ 86
4.3.1 Investimento inicial ......................................................................................... 86
4.3.2 Investimento fixo ............................................................................................ 87
4.3.3 Receita total ................................................................................................... 89
4.3.4 Custo fixo ....................................................................................................... 89
4.3.5 Custo variável ................................................................................................ 91
4.3.6 Custo total e custo unitário............................................................................. 91
4.3.7 Relação benefício custo ................................................................................ 91
4.3.8 Receita líquida ............................................................................................... 92
4.3.9 Margem de lucro ............................................................................................ 92
4.3.10 Remuneração da mão-de-obra familiar ....................................................... 92
4.3.11 Rentabilidade ............................................................................................... 93
4.3.12 Ponto de nivelamento .................................................................................. 93
4.3.13 Tempo de retorno ........................................................................................ 94
4.3.14 Taxa interna de retorno ................................................................................ 94
4.3.15 Valor presente líquido .................................................................................. 95
4.4 CONCLUSÕES ................................................................................................. 96
REFERÊNCIAS ...................................................................................................... 97
5 CONCLUSÕES .................................................................................................... 98
REFERÊNCIAS ...................................................................................................... 99
APÊNDICES ........................................................................................................... 103
1 INTRODUÇÃO
Nos últimos cem anos verificou-se significativo avanço na industrialização e,
conseqüentemente, aumentou a queima dos combustíveis fósseis que ainda se
constituem na principal fonte de energia, especialmente para os motores de
combustão, trazendo consigo a emissão de quantidades consideráveis de CO2 na
atmosfera que, além do efeito poluidor ao meio ambiente, contribui com o
agravamento do efeito estufa e aumento do aquecimento global.
A implantação de agroindústrias de desidratação de frutas atende a um mercado
em amplo crescimento uma vez que os desidratados, além de possuírem maior valor
agregado do que os produtos in natura apresentam, também, a possibilidade de maior
tempo de conservação, menor custo de transporte pela redução de massa,
conveniência no consumo e aproveitamento integral. No processo de desidratação
podem ser utilizados secadores elétricos, à lenha, de derivados fósseis e solares.
Porém, a maioria das agroindústrias de frutas desidratadas utiliza a energia elétrica
como principal recurso térmico para promover a secagem dos produtos representando,
portanto, além do alto custo econômico relacionado ao equipamento (estufa elétrica)
e ao gasto de energia, também um custo ambiental pelo prejuízo que o uso desta
fonte energética pode trazer ao ambiente mesmo quando derivada de hidrelétricas.
O uso do secador solar, ao contrário do elétrico, usa energia térmica renovável
e de baixo custo na desidratação das frutas, além da energia solar ser considerada
como fonte limpa visto que não libera resíduos na atmosfera.
O uso da energia solar em substituição à elétrica na desidratação de frutas
em empreendimentos agroindustriais pode ter conseqüências favoráveis tanto em
termos econômicos e ambientais quanto de inclusão social, pois permite maior
participação de pequenos produtores no processamento industrial de frutas.
No caso da desidratação da banana para a obtenção de farinha o uso de
secador solar é uma alternativa mais acessível e de menor custo em relação ao
secador convencional. Entretanto neste caso o secador solar deve ter eficiência
térmica equivalente ao convencional (energia elétrica).
Este trabalho teve o objetivo de avaliar a eficiência técnica de secadores solar
de banana e a viabilidade econômica de duas agroindústrias de pequeno porte com
a mesma capacidade instalada, ambas voltadas para agricultura de base familiar
para produção de farinha de banana verde, sendo uma com secadores de frutas à
energia solar e a outra com uso de energia elétrica.
16
2 REVISÃO DE LITERATURA
A desidratação constitui-se na principal forma de conservação de alimentos.
Este processo além de manter as características do produto natural, dificulta o
crescimento de microorganismos que podem promover a deterioração da fruta. Com
a redução da umidade, além de reduzirem-se os custos de transporte e embalagem,
necessita-se de menor área para armazenamento do produto e, também, agrega-se valor
à matéria-prima local em benefício dos empreendimentos agroindustriais (MATOS, 2007).
2.1 DESIDRATAÇÃO DE ALIMENTOS
Tanto a desidratação quanto a secagem referem-se a um sistema de remoção
de água por intermédio de um processo que, de modo geral, segue regras bastante
simples. Em resumo, o aumento da temperatura do produto a ser desidratado força
a evaporação da água, enquanto a circulação do ar seco remove a umidade
evaporada, sendo que o equilíbrio entre temperatura, circulação da massa de ar e
umidade relativa define, de maneira geral, esse fenômeno (CRUZ, 1990).
O ar é o meio mais empregado na desidratação de alimentos pois possibilita a
condução de calor e a remoção da umidade contida nos produtos (SANTOS, 1980).
Quando o ar aquecido é deslocado por convecção natural passando entre as malhas
das bandejas com o alimento, a massa de ar quente é transferida para sua
superfície e o calor latente de vaporização provoca a retirada de sua umidade
(TRAVAGLINI et al., 1993).
A secagem dos alimentos normalmente é realizada em condições ambientais,
sem o uso de equipamentos. A desidratação geralmente ocorre sob condições
controladas de temperatura e umidade relativa do ar que promovem a eliminação da
umidade dos alimentos por meio de equipamentos (SPOTO, 2006).
A desidratação é definida como a aplicação de calor, sob condições
controladas, para remover parte da água normalmente presente em um alimento,
por evaporação. Quando o ar aquecido é soprado sobre o alimento, o calor é
17
transferido para sua superfície e o calor latente de vaporização provoca a retirada de
sua umidade (SPOTO, 2006; TRAVAGLINI et al., 1993).
O processo de secagem ou desidratação de frutas, baseado na retirada de
água livre, consiste em uma das técnicas mais antigas de conservação de alimentos.
Esta retirada é um fator importante para inibir o crescimento de microrganismos e
também várias reações químicas, permitindo melhor conservação destes produtos
na temperatura ambiente, minimizando a suscetibilidade à deterioração. Portanto, a
umidade final é estabelecida com o propósito de obter um produto estável, sem
desconsiderar a qualidade sensorial, que determina a aceitação do produto pelo
consumidor (STRINGHETA et al., 2003).
Inicialmente, a desidratação ocorre por evaporação da umidade da superfície.
Em seguida, envolve a difusão da água do interior do alimento para a superfície. A
água se movimenta por forças capilares, pela difusão dos líquidos, provocada por
diferenças na concentração de solutos nas diferentes regiões do alimento e pela
diferença da pressão de vapor d’água nos tecidos (SPOTO, 2006).
O alimento exposto ao ambiente com umidade relativa definida irá ganhar ou
perder umidade até atingir o ponto de equilíbrio. Portanto, um alimento com umidade
maior que a umidade relativa do ambiente terá sua pressão de vapor diminuída até
que atinja a pressão de vapor do meio em que se encontre (SANTOS, 1980;
SPOTO, 2006).
A estabilidade biológica de um produto depende de seu teor de umidade, o
qual também pode ser caracterizado por uma grandeza denominada de atividade de
água do produto (Aa) que é definida, para uma dada temperatura, pela seguinte
equação: Aa = P/Po
P: pressão de vapor d’água do produto
Po: pressão de vapor d’água pura
A atividade de água de qualquer produto é sempre inferior a 1 e no estado de
equilíbrio existe uma igualdade entre a umidade relativa do ar e a atividade de água
do produto, tal que garanta nas condições de estocagem (temperatura e umidade
relativa do ar) a integridade biológica do produto (TRAVAGLINI et al., 1993).
A água é um componente intrínseco aos alimentos e, ao mesmo tempo,
responsável por criar um ambiente propício ao desenvolvimento e ao crescimento de
microrganismos. O decréscimo no teor de água livre dos alimentos eleva a pressão
osmótica e retarda a proliferação de microrganismos, bem como a atividade
18
enzimática desencadeadora de uma série de desordens nos alimentos (CRUZ,
1990; SPOTO, 2006).
2.2 MERCADO DE PRODUTOS DESIDRATADOS
O mercado de alimentos desidratados no Brasil ainda é muito restrito sendo
concentrado quase que 100% nos centros urbanos e nas classes sociais com maior
poder aquisitivo. Porém, sabe-se que o consumo desses alimentos é comum entre
pessoas de todas as idades e classes sociais. O que varia é a freqüência. Como a
tendência desse mercado é crescer, faz-se necessário investir em conhecimento
tecnológico, pois, de maneira geral, a produção de frutas secas no Brasil ainda é
praticada com pequeno aporte de recursos (MATOS, 2007).
O Brasil ainda apresenta pequena participação na exportação de frutas
desidratadas, mesmo dispondo de uma produção de 38 milhões de toneladas anuais
de frutas in natura. O volume mundial exportado de frutas desidratadas em 2004 foi
de 376.532 toneladas, enquanto que a exportação brasileira não ultrapassou 30
toneladas. O principal exportador foi a China, com 8,5% da produção, o equivalente
a 32.000 toneladas, seguida do Afeganistão (3,4%), Espanha (2,9%), Indonésia (2,8%),
Alemanha (2,4%) e Índia (2,3%) (FAO, 2010).
2.3 SECADORES DE ALIMENTOS
Há vários modelos de desidratadores disponíveis no mercado, porém a
escolha de um determinado tipo é determinada pela natureza do produto a ser
desidratado, pela forma que se deseja dar ao produto processado e pelo capital
disponível. Entre os mais avançados sistemas de secagem destacam-se o “drum
drying”, que utiliza cilindros rotativos secadores; o “freeze drying” ou liofilização; o
“spray drying” ou secagem por atomização, além de outras técnicas mais
sofisticadas, dispendiosas e direcionadas quase exclusivamente à produção em
grande escala e a alimentos específicos (CRUZ, 1990).
19
Os secadores podem ser classificados conforme a sua fonte de aquecimento
em solar, artificial e hibrido. Para cada fonte de aquecimento a movimentação do ar
pode ser feita por tiragem natural, forçada ou mista podendo o produto ser mantido
em posição estática ou em movimento contínuo (TRAVAGLINI et al., 1993).
2.4 SECADOR SOLAR
A energia solar que atinge o limite exterior da atmosfera terrestre tem
intensidade de radiação de 1.360 W m-2 (constante solar). Desta, somente 47%, em
média, chega até a superfície da terra, provocando aumento de temperatura e, em
seguida, irradia-se novamente para o espaço (LARCHER, 2004).
Um parâmetro básico que surge quando se trabalha com energia solar é a
constante solar que é, por definição, a energia proveniente do sol e que incide, na
unidade de tempo, sobre uma superfície de área unitária, perpendicular aos raios
solares e situada no espaço na distância média entre a terra e o sol (SANTOS, 1980).
Embora constitua um parâmetro importante, a constante solar não possui
valor prático devido às barreiras que a radiação está sujeita durante sua trajetória
até atingir a superfície terrestre, sendo que a distância entre a terra e o sol é de
aproximadamente 1,5 x 108 km ± 1,7% e também as variações devido à absorção da
energia solar por moléculas de O2, O3, H2O e CO2 e refletida devida as partículas de
poeira, vapor d’água e nuvens presentes na atmosfera (ALTEMANI, 1976).
O potencial de aproveitamento da energia solar de uma determinada região é
determinado, principalmente, em função de sua localização no globo terrestre. O Brasil
encontra-se em uma região entre os trópicos de Câncer e Capricórnio e próxima à linha
do Equador, privilegiando-se dos elevados índices solarimétricos que são determinantes
para o crescente aproveitamento do aquecimento solar (BAPTISTA, 2006).
O método mais difundido de secagem é o que utiliza ciclo de calor aberto,
onde a massa de ar quente passa pelo produto úmido e a energia adicionada ao
sistema é transferida para a água contida no produto, fazendo com que a mesma
evapore. Nesse contexto, o ar terá sempre dupla função: levar calor até o alimento e
absorver, imediatamente, o vapor d’água que se desprendeu do produto. O ar carregado
de umidade é descartado para o meio ambiente. O desempenho do ciclo depende
20
das condições atmosféricas e da eficiência térmica dos secadores (CRUZ, 1990;
SANTOS, 1980).
O coletor solar constitui o dispositivo principal nos sistemas de aquecimento
do ar. A operação deste equipamento é simples. A energia solar que incide sobre o
coletor é parcialmente absorvida por uma superfície pintada de preto. Uma parte da
energia absorvida é transferida por condução a massa de ar no interior do coletor e
a outra parte poderá ser perdida para o ambiente se o mesmo não tiver um isolante
térmico (MIC/STI, 1978).
O aproveitamento eficiente da radiação solar por um coletor depende da sua
inclinação, o seu posicionamento e a utilização de materiais apropriados de modo a
favorecer o efeito estufa no interior do mesmo. O efeito estufa é o responsável pela
elevação da temperatura, quando se utiliza uma superfície absorvedora negra no
interior do coletor e uma cobertura transparente de modo que a radiação térmica
tenha seu comprimento de onda modificado no interior do coletor, sendo absorvida e
emitida sucessivamente (PEREIRA et al., 2000).
O maior ganho de calor nos coletores solar ocorre entre às 11h e 14h, devido
à projeção dos raios de sol perpendicular a superfície da chapa absorvedora
(NAGAOKA et al., 2005).
Altemani (1976), em trabalho de pesquisa com coletores solar planos de
convecção natural providos com chapas absorvedoras metálicas nas condições
climáticas (insolação média de 805 W m-2) do município de Campinas - SP nos
meses de outubro e novembro de 1975, observou que quando variou a distância de
3 a 12 cm (intervalos regulares de 1 cm em cada observação) entre a chapa
absorvedora da radiação solar e a cobertura de vidro do coletor, ocorria o aumento
da vazão da massa de ar e a conseqüente diminuição da temperatura na saída do
coletor. Quanto menor era o espaço entre a superfície absorvedora e a cobertura do
secador solar maior era a temperatura interna da massa de ar no equipamento e a
conseqüente diminuição da vazão da energia térmica pois a área de troca de calor
(superfície absorvedora) era a mesma para o volume reduzido da massa de ar.
Souza et al. (2007) obtiveram eficiência na perda de massa de 85% no
processo de secagem de polpa de tomate por exposição direta e circulação de ar
natural durante 10 horas utilizando coletor solar com 4,6 m2 de superfície, construído
de concreto e com umidade relativa do ar média de 65% e radiação solar global em
torno de 700 W m-2.
21
Os coletores solar planos de convecção natural para aquecimento de água
para fins domésticos contribuem com 10% do consumo residencial de energia
térmica com 2 milhões de m2 instalados nas regiões Sul, Sudeste e Centro Oeste
(FRAIDENRAICH, 2005).
2.5 PRODUÇÃO DE BANANA
A bananeira (Musa spp.) é uma das espécies frutíferas mais cultivadas nos
países tropicais, estando seu fruto entre de maior consumo no mundo. O Brasil é o
quarto maior produtor mundial sendo sua produção (7.098.350 t) somente superada
pela Índia (23.204.800 t), China (8.038.385 t) e Filipinas (7.484.073 t). O Equador
(6.002.302 t) e Indonésia (5.454.226 t) com produções inferiores ao Brasil. Entre os
Estados produtores brasileiros a Bahia (1.407.741 t) destaca-se com a maior produção
nacional (FAO, 2010; IBGE, 2010).
Segundo dados da Embrapa (2010) a área colhida com a cultura da banana no
Brasil em 2008 foi de 513 mil hectares, com produção de 7,09 milhões de toneladas e
rendimento médio de 13,64 t. ha-1. Considerando a participação das regiões na
produção brasileira destacou-se o Nordeste (40,78%) seguido pelo Sudeste (30,15%),
Sul (13,47%), Norte (12,31%) e Centro-Oeste (3,28%). Entre os principais estados
que se destacaram incluem-se Bahia (20,26%), São Paulo (17,51%), Santa Catarina
(8,23%), Pará (7,94%) e Minas Gerais (7,66%). De acordo com Vieira (2009) estima-
se para a safra nacional 2008/09 que a área colhida foi de 511,3 mil hectares, com
produção de 7,13 milhões de toneladas e rendimento médio de 13,98 t. ha-1. Esse
quadro positivo de crescimento da produção foi possível graças ao aumento de área
das lavouras, principalmente dos estados da Bahia, São Paulo, Santa Catarina,
Minas Gerais, Pernambuco, Paraíba e Rio Grande do Norte.
O estado do Pará se destaca como principal produtor de banana da Região
Norte, com 52% da área colhida na safra de 2008, seguido pelo Amazonas (17%),
Acre (12%), Rondônia (7%), Roraima (5%), Tocantins (5%) e Amapá (2%). No
entanto, o estado do Acre ocupa o 2º lugar com 11% da quantidade de banana
produzida na região, ultrapassando o estado do Amazonas no mesmo ano. Em
2008 o cultivo da banana no Acre se destacou pela sua importância sócio-econômica,
22
pois a área colhida representava 10.146 ha, com a produção de 94.964 toneladas e o
rendimento médio de 9,36 t. ha-1 ano, com valor da produção da ordem de R$ 16,93
milhões, sendo a mesorregião do Vale do Acre a principal produtora com 73.706
toneladas, representando 77,62% da produção estadual (IBGE, 2010).
2.6 VALOR NUTRICIONAL
Segundo Lima et al. (2000) com base nos resultados fornecidos na literatura,
observaram que a banana é composta basicamente de água, proteínas e
carboidratos, rica em potássio, além de vários outros componentes químicos tais
como fósforo, cálcio, ferro, cobre, zinco, iodo, manganês e cobalto, em menor teor.
Segundo Tokunaga (2000) a banana madura in natura apresenta a seguinte
composição química centesimal: umidade (78 g 100 g-1), matéria seca 7,12 (g100 g-1),
carboidratos (6,42 g 100 g-1), extrato etéreo (71 mg 100 g-1), fibra (136 mg 100 g-1),
proteína (371 mg 100 g-1), cinzas (121-mg 100 g-1), vitamina C (6,91 mg 100 g-1),
beta-caroteno (0,60 µg 100 g-1), calorias (27,84 cal 100 g-1), pH (5,00 100 g-1),
P (7,19 mg 100 g-1), K (52,19 mg 100 g-1), Ca (4,16 mg 100 g-1), Mg (3,40 mg 100 g-1),
Cu (0,10 mg 100 g-1), Fe (0,16 mg 100 g-1), Mn (0,02 mg 100 g-1), Zn (0,08 mg 100 g-1),
B (0,03 mg 100 g-1), SS (30,2 100 g-1).
2.7 FARINHA DE BANANA
Conceição et al. (2008), em experimento com elaboração de farinha de
banana, encontraram valores médios de umidade (7,78%), proteína bruta (1,93%),
extrato etéreo (0,67%), carboidratos (85,97%) e valor energético total de 361,63 kcal g-1.
A farinha de banana verde contém 7,55 g 100 g-1 de umidade, proteínas
(4,54 g 100 g-1), lipídios (1,89 g 100 g-1), cinzas (2,62 g 100 g-1), amido (73,28 g 100 g-1),
e traços de açúcares redutores e não redutores. A farinha de banana pode contribuir
como fonte energética e na prevenção de carências nutricionais pela presença em
sua composição de vitamina C (40 mg 100 g-1) e minerais como K (1180 mg 100 g-1),
23
P (100 mg 100 g-1), Ca (130 mg 100 g-1), Mg (70 mg 100 g-1), S (100 mg 100 g-1),
N (530 mg 100 g-1), B (0,1 mg 100 g-1), Mn (4,60 mg 100 g-1), Cu (5,50 mg 100 g-1),
Zn (533,20 mg 100 g-1) e Fe (17,80 mg 100 g-1) (BORGES et al., 2009; FASOLIN et al., 2007).
2.8 INDICADORES ECONÔMICOS
A produção de frutas desidratadas no Brasil ainda é pequena e praticada de
forma artesanal ou semi-industrial, com ampla possibilidade de expansão do
mercado interno para o produto com a implantação de empreendimentos com maior
nível tecnológico. Portanto, é necessário modernizar técnicas que reduzam custos,
aumentem a produtividade, agreguem valores aos produtos agrícolas e promovam o
desenvolvimento das unidades produtivas no meio rural (MELONI, 1998).
Os principais indicadores econômicos considerados pelos agentes financeiros
são o ponto de nivelamento (PN) de cada empreendimento, o tempo de recuperação
do capital (TR), a taxa interna de retorno (TIR) e o valor presente líquido (VPL)
(SILVA; FERNANDES, 2003).
O ponto de nivelamento (PN) indica o volume de produção ou nível de
utilização dos recursos produtivos e a capacidade instalada, em que as receitas se
igualam aos custos totais de produção (EMBRAPA; SEBRAE, 2003).
O tempo de retorno (TR), também conhecido como pay-back econômico, é a
relação entre o valor do investimento e o fluxo de caixa do projeto. O tempo de
retorno indica em quanto tempo ocorre à recuperação do investimento.
A taxa interna de retorno (TIR) depende exclusivamente do fluxo de caixa do projeto,
que é considerado viável se esta for maior que a taxa mínima de atratividade (TMA). A
vantagem deste indicador é o fato de não ser necessário conhecer com exatidão a
TMA, bastando que seja inferior à TIR, para conferir atratividade ao projeto (SILVA;
FERNANDES, 2003).
O valor presente líquido (VPL) de um projeto é definido como a soma
algébrica dos valores do fluxo de caixa a ele associado, atualizados a uma
adequada taxa de desconto, a qual deve corresponder ao custo de oportunidade do
capital. O investimento será considerado viável se o VPL for positivo. Neste caso,
considerada à taxa de desconto, os benefícios serão maiores que os custos
(EMBRAPA; SEBRAE, 2003).
24
CAPÍTULO I
CARACTERIZAÇÃO FÍSICO-QUÍMICA, MICROBIOLÓGICA E RENDIMENTO
DA FARINHA DE BANANA VERDE DESIDRATADA
EM SECADORES SOLAR E CONVENCIONAL
RESUMO
A desidratação constitui-se numa forma simples de conservação de alimentos.
Este processo além de concentrar os componentes do produto natural, dificulta o
crescimento de microorganismos que podem promover a deterioração da fruta.
Este trabalho de pesquisa avaliou o desempenho de quatro desidratadores de frutas
a energia solar comparados com um secador à energia elétrica. Cada secador solar
continha uma cabine de secagem e um coletor solar plano que utiliza massa de ar
quente por convecção natural para desidratação de produtos agrícolas. Utilizou-se o
delineamento experimental em blocos casualizados com cinco tratamentos e quatro
blocos. O experimento foi conduzido na Unidade de Tecnologia de Alimentos da
Universidade Federal do Acre com o objetivo de avaliar a eficiência térmica de um
secador convencional (estufa elétrica) e quatro secadores solar na desidratação de
fatias de banana verde cultivar Terra para obtenção de farinha. Como superfícies
absorvedoras de radiação dos secadores solar utilizou-se a telha de fibrocimento, a
telha de fibrocimento e chapa de ferro, a telha de fibrocimento e telha de alumínio
ondulada e a manta térmica e chapa de ferro. Foram registradas as temperaturas (ºC)
e as umidades relativa do ar (%) atingidas no interior de cada equipamento e o
tempo de secagem (h) das fatias de banana. Avaliou-se também o rendimento (%)
da farinha de banana verde e suas características físico-químicas e microbiológicas.
Verificou-se que todos os secadores solar, exceto o com apenas telha de fibrocimento
como superfície absorvedora, tiveram eficiência térmica equivalente ao secador
convencional. Observou-se também que os secadores solar providos com telhas de
alumínio e manta térmica com chapa de ferro permitiram obter farinha de banana
com maior valor protéico do que o secador convencional. Obteve-se rendimentos de
farinha de 26,21% a partir da penca e de 24% a partir do cacho. Os resultados
indicaram que os secadores solar providos com chapas metálicas são adequados
para processar farinha de banana verde com qualidade e segurança alimentar e que
esta quando obtida com o uso de secadores solar apresenta características físico-
químicas de acordo com os padrões estabelecidos pela legislação brasileira.
Palavras-chave: Energia renovável. Desidratação de frutas. Valor nutricional.
26
ABSTRACT
Dehydration constitutes a simple form of food preservation. This process also
concentrates the components of the natural product, difficulting the growth of
microorganisms that can promote the deterioration of the fruit. This research
evaluated the performance of four solar energy fruit dehydrators compared to an
electric dryer. Each solar dryer contained a drying cabinet and a flat solar collector
that uses hot air mass by natural convection for dehydration of agricultural products.
It was used the experimental design in randomized blocks with five treatments and
four blocks. The experiment was conducted at the Food Technology Unity at the
Federal University of Acre in order to evaluate the thermal efficiency of a
conventional dryer (electric greenhouse) and four solar dryers in the dehydration of
green banana's slices cultivar Terra to obtain flour. As surfaces of radiation-
absorption of solar dryers was used the tile of fibrocement, the tile of fibrocement and
iron plate, the tile of fibrocement and tile of wavy aluminum, and the thermal blanket
and iron plate. Were recorded the temperatures (º C) and the relative air humidities
(%) achieved inside of each equipment and the drying time (h) of the banana slices.
Was also evaluated the yield (%) of green banana flour and its physical-chemical and
microbiological characteristics. It was verified that all solar dryers, except the one
with tile of fibrocement as absorber surface, had equivalent thermal efficiency to the
conventional dryer. It was also noted that solar dryers filled with aluminum tiles and
thermal blanket with iron plate allowed the obtaining of plantain flour with higher
protein value than the conventional dryer. Were obtained yields of flour of 26,21%
from the bunch and 24% from the cluster. The results indicated that solar dryers fitted
with metal plates are suitable for processing green banana flour with food quality and
safety and that when obtained with the use of solar dryers shows physical-chemical
characteristics in accordance with the standards established by Brazilian legislation.
Key-words: Renewable energy. Dehydration of fruits. Nutritional value.
27
3.1 INTRODUÇÃO
A desidratação é um método de secagem de produtos de origem animal e
vegetal que consiste na sua retirada da água ou redução de umidade por meio de calor
produzido de forma natural (energia solar) ou convencional (energia elétrica).
Como a desidratação reduz a atividade de água do produto ela minimiza a
possibilidade de crescimento de microrganismos no mesmo e, conseqüentemente,
diminui a probabilidade de sua deterioração. Portanto, com o uso da desidratação
pode-se conservar os produtos e ampliar sua vida útil. Além disso, a desidratação
permite agregar valor aos produtos e reduzir custos relacionados a seu transporte e
embalagem, pois diminui a massa dos mesmos.
Para que o processo de desidratação ocorra de forma eficiente deve-se ter
um controle rigoroso das condições de temperatura, umidade relativa do ar e de
circulação e renovação da massa de ar quente.
No processo de desidratação podem ser utilizadores secadores elétricos, à
lenha, de derivados fósseis e solares. Destes destacam-se os secadores solares
uma vez que a radiação solar, além de ser renovável e de baixo custo, é
considerada como fonte de energia limpa visto que não libera resíduos na atmosfera.
No caso da desidratação da banana para a obtenção de farinha o uso de
secador solar pode se constituir em alternativa mais acessível e de menor custo em
relação ao secador convencional. Entretanto neste caso o secador solar deve ter
eficiência térmica equivalente ao convencional (energia elétrica). A confirmação da
eficiência térmica do secador solar de frutas pode contribuir com o desenvolvimento
e implantação de uma tecnologia adequada ao perfil econômico de pequenos produtores
além da possibilidade de agregar valor à produção agrícola de modo sustentável.
Esta pesquisa teve como objetivo avaliar a eficiência térmica de um secador
convencional e quatro secadores solar com diferentes superfícies absorvedoras da
radiação incidente para o aquecimento de ar por convecção natural na desidratação
e produção de farinha de banana verde em Rio Branco, Acre.
28
3.2 MATERIAL E MÉTODOS
A pesquisa foi conduzida durante os meses de setembro a outubro de 2009
nas áreas de campo e de laboratório da Unidade de Tecnologia de Alimentos da
Universidade Federal do Acre, localizada em Rio Branco - Acre e situada a 9° 56’
49,3” S e 67° 52’ 8,8” W, com altitude de 195 m.
3.2.1 Delineamento experimental
Utilizou-se o delineamento em blocos casualizados com cinco tratamentos e
quatro blocos. Os tratamentos foram constituídos por um secador convencional
(EE - estufa elétrica com renovação e circulação de ar) como controle e quatro
secadores equipados com coletores solar plano compostos pelas respectivas
superfícies absorvedoras da radiação incidente: T - telha de fibrocimento; TA - telha
de fibrocimento e telha de alumínio ondulada; TF - telha de fibrocimento e chapa de
ferro; MF - manta térmica e chapa de ferro.
3.2.2 Caracterização dos tratamentos
Como tratamento controle utilizou-se uma estufa elétrica com aquecimento,
renovação e circulação do ar forçada a 1 m s-1 com potência de 6.000 watts, provida
de 18 bandejas de aço inox (90 x 67 cm) com capacidade para 90 kg de frutas por
batelada (FIGURA 1).
29
FIGURA 1 – Visão frontal (A) e lateral (B) da estufa elétrica.
Os quatro secadores solar foram constituídos por coletores planos com
superfícies absorvedoras suspensas para aquecimento e convecção natural da
massa de ar.
No primeiro coletor solar (T) a superfície absorvedora foi constituída por uma
telha de fibrocimento com 6 m de comprimento, 0,90 m de largura e 8 mm de
espessura, com área de absorção da radiação solar de 5,4 m2, pintada a superfície
superior com tinta preta fosca, sem isolamento térmico (FIGURA 2).
FIGURA 2 – Visão frontal (A) e lateral (1) do secador solar com telha de
fibrocimento como superfície absorvedora.
30
No segundo coletor (TF) a superfície absorvedora foi constituída por uma
chapa plana de ferro (0,3 mm de espessura) pintada com tinta preta fosca, com área
de absorção da radiação solar de 5,4 m2, isolada na parte inferior com uma telha de
fibrocimento com 6 m de comprimento, 0,90 m de largura e 8 mm de espessura
(FIGURA 3).
FIGURA 3 – Visão frontal (A) e lateral (2) do secador solar com telha de
fibrocimento e chapa de ferro como superfície absorvedora.
No terceiro coletor (TA) a superfície absorvedora foi constituída por uma telha
de alumínio (0,3 mm de espessura) ondulada, com área de absorção de 5,4 m2,
pintada com tinta preta fosca, isolada com uma telha de fibrocimento com 6 m de
comprimento, 0,90 m de largura e 8 mm de espessura (FIGURA 4).
FIGURA 4 – Visão frontal (A) e lateral (3) do secador solar com telha de
fibrocimento e telha de alumínio ondulada como superfície absorvedora.
31
No quarto coletor (MF) a superfície absorvedora foi constituída por uma chapa
de ferro (0,3 mm de espessura) pintada com tinta preta fosca, com área de absorção
de 5,4 m2, isolada na parte inferior e laterais por uma manta térmica com 5 mm de
espessura (alumínio e poliuretano), conforme a FIGURA 5.
FIGURA 5 – Visão frontal (A) e lateral (4) do secador solar com manta térmica e
chapa de ferro como superfície absorvedora.
Nos quatro coletores solar, utilizou-se cobertura de acrílico transparente com
2 mm de espessura, 6 m de comprimento, 0,90 m de largura; com uma abertura de
20 x 90 cm entre a superfície absorvedora e a cobertura para aquecimento da
massa de ar por condução e convecção natural com acesso a cabine de secagem.
A cabine de secagem com capacidade para 24 kg de frutas por batelada
(cada tiragem ou “fornada”) foi construída de madeira (110 cm de comprimento x 55
cm de largura x 89 cm de altura), revestida com chapas de alumínio e coberta com
duas chapas de alumínio de 47 x 122 cm. Deixou-se uma abertura de 30 x 106 cm
na lateral inferior para o encaixe do coletor solar, acesso do fluxo da massa de ar
quente entre as bandejas e saída por duas aberturas superiores com 106 x 16 cm
limitadas com telas de náilon para evitar a entrada de insetos (FIGURA 6).
32
FIGURA 6 – Visão frontal (A) e lateral (B) da cabine de secagem.
Para permitir o abastecimento e remoção das bandejas foi construída uma
porta (40 x 55 cm) numa de suas paredes laterais. No interior da cabine foram
fixadas cantoneiras de alumínio (com 7 cm entre as mesmas) para a sustentação
das bandejas com as frutas. As oito bandejas foram construídas com telas de aço
galvanizado com 80 x 50 cm (15 x 15 mm de abertura da malha) com capacidade
para 3 kg de frutas cada. As telas de aço galvanizado foram escolhidas por não
absorverem umidade, além de apresentarem boa resistência e serem de fácil
limpeza.
Na extremidade inferior dos coletores deixou-se uma abertura de 20 x 90 cm
para entrada de ar do ambiente para o interior dos mesmos com fluxo natural da
massa de ar quente, sem obstáculos, com passagem pela cabine de secagem.
Foram construídos três cavaletes de madeira que serviram de suporte para
cada secador solar de acordo com as dimensões a seguir: cavalete grande - com
210 cm de altura, com abertura de 110 x 55 cm na parte superior e 110 x 110 cm na
parte inferior; cavalete médio - com 135 cm de altura e abertura de 110 x 110 cm na
parte inferior; cavalete pequeno - com 50 cm de altura e abertura de 45 x 110 cm na
parte inferior (FIGURAS 7, 8 e 9).
33
FIGURA 7 – Visão frontal (A) e lateral (B) do cavalete pequeno.
FIGURA 8 – Visão frontal (A) e lateral (B) do cavalete médio.
FIGURA 9 – Visão frontal (A) e lateral (B) do cavalete grande.
34
A superfície absorvedora da radiação incidente de cada coletor solar foi
posicionada para a direção Norte Verdadeiro de modo que durante os meses de
setembro a outubro o local onde foram instalados os secadores solares recebessem
energia solar durante o período da manhã e tarde. O ângulo de inclinação horizontal
dos coletores com 20º favoreceu a incidência perpendicular dos raios de luz e
aumentou a eficiência térmica dos mesmos. Segundo Hinrichs e Kleinbach (2003) a
inclinação dos coletores deve ser de um ângulo igual ao da latitude local mais 10º
para aumentar a eficiência térmica dos secadores solar.
3.2.3 Custo dos tratamentos
O custo unitário referente a cada equipamento (secador) utilizado no
experimento encontra-se no QUADRO 1.
QUADRO 1 – Custo de construção de secadores solar e aquisição de uma estufa elétrica com renovação e circulação de ar forçada
Secadores Valor unitário (R$) Secador solar (modelo - T) construído com telha de fibrocimento como superfície absorvedora
1.273,00
Secador solar (modelo - TF) construído com telha de fibrocimento e chapa de ferro como superfície absorvedora
1.433,00
Secador solar (modelo - TA) construído com telha de fibrocimento e telha de alumínio ondulada como superfície absorvedora
1.359,00
Secador solar (modelo - MF) construído com manta térmica e chapa de ferro como superfície absorvedora
1.388,00
Secador convencional (Estufa elétrica) com circulação e renovação de ar forçada com potência de 6.000 watts com capacidade para 90 kg de frutas por batelada
25.670,00
Nota: Nos preços dos secadores solar foram incluídos custos com material, mão-de-obra para a construção dos coletores, cabine de secagem, cavaletes e pintura da superfície absorvedora.
3.2.4 Monitoramento e controle do experimento
Os tratamentos foram monitorados e controlados durante o período mediante
o uso dos seguintes equipamentos: medidor de umidade relativa do ar e temperatura
35
- datalogger digital modelo HT-500, com escala de 0 a 100% UR e temperatura de -
40 a 70 ºC (com precisão ± 3% UR, ±0,5 ºC e resolução 0,1% UR, 0,1 ºC), relógio
termo-higrômetro digital modelo MT-241, aparelho higrômetro com termômetro de
bulbo seco e úmido, e um relógio de pulso. Para a tomada das coordenadas
geográficas e altitude do local do experimento utilizou-se um GPS com precisão
numa faixa de 15 m em média. Para nivelar a base dos cavaletes e inclinar (20º) os
coletores solar empregou-se o nível de mangueira e um transferidor graduado.
3.2.5 Análise estatística
Foram avaliadas as seguintes variáveis: temperaturas (ºC) e a umidade
relativa do ar (%) no interior de cada equipamento, o teor de água evaporada (%), a
massa de banana desidratada (%) e o tempo médio (h) necessário para secagem
das fatias de banana. Os resultados foram submetidos à análise de variância e
quando o teste F indicou existir diferença significativa (p < 0,05) entre os tratamentos
suas médias foram comparadas pelo teste de Scott-Knott, ao nível de 5% de
probabilidade. Antes de efetuar-se a análise de variância verificou-se a normalidade
dos resíduos pelo teste de Shapiro-Wilk (1965) e a homogeneidade das variâncias
pelo teste de Bartlett (1937).
3.2.6 Caracterização da banana verde
O teor de matéria seca (%) da banana verde (Musa sp., subgrupo Terra) foi
determinado em estufa de secagem e esterilização pelo método de desidratação a
105 ºC até massa constante. O cálculo da massa de umidade (%) foi realizado por
diferença de acordo com as normas analíticas do Instituto Adolfo Lutz (1985).
Os valores obtidos por meio da média de 20 amostras de banana verde
descascada (in natura) conferem a mesma 61,33 ± 0,44 g 100 g-1 de umidade e
38,67 ± 0,44 g 100 g-1 de matéria seca.
36
3.2.7 Obtenção da farinha de banana verde
Foram adquiridos 10 cachos de banana verde (Musa sp., subgrupo Terra) no mercado Francisco Marinheiro no município de Rio Branco - AC. Para a obtenção da farinha de banana verde (FIGURA 10) procedeu-se conforme descrito nos itens “a” a “p”.
BANANA VERDE in natura
�
RECEPÇÃO E PESAGEM
�
DESPENCAMENTO E SELEÇÃO
�
LAVAGEM
�
SANITIZAÇÃO E ENXÁGÜE
�
DESCASCAMENTO
�
FATIAMENTO
�
CARREGAMENTO DAS BANDEJAS
�
DESIDRATAÇÃO (65 ºC 7h30min-1)
�
RESFRIAMENTO
�
MOAGEM
�
PENEIRAMENTO
�
PESAGEM
�
EMBALAGEM
�
ARMAZENAMENTO
FIGURA 10 – Fluxograma para a obtenção da farinha de banana verde.
37
a) Banana verde in natura
Utilizou-se a banana verde (Musa sp., subgrupo Terra) por alcançar maior
rendimento e os subprodutos de coloração clara característicos desta cultivar terem
melhor aceitação.
b) Recepção e pesagem
Foram adquiridos 10 cachos de banana verde, fisiologicamente desenvolvidas
no ponto de colheita, e em seguida realizou-se a pesagem para posterior análise de
rendimento.
c) Despencamento e seleção
O despencamento foi realizado com o auxílio de uma faca de aço inox e na
mesma ocasião selecionaram-se os frutos firmes, com tamanho uniforme, sadios,
sem defeitos.
d) Lavagem
Para efetuar a limpeza superficial das bananas estas foram lavadas em
tanques de aço inox, com água corrente.
e) Sanitização e enxágüe
Após a primeira lavagem as bananas ficaram imersas em água clorada com
150 mg L-1 de hipoclorito de sódio por 15 minutos e em seguida foram enxaguadas
com água potável tratada para retirada do excesso de cloro.
38
f) Descascamento
A retirada da casca foi realizada manualmente sobre uma mesa de tampo
inox com o auxílio de uma faca de aço também inox por meio de riscos longitudinais
apenas na profundidade da casca para facilitar o processo. É importante destacar
que a banana verde cv. Terra contém a média de 37,23% de casca.
g) Fatiamento
As bananas descascadas foram cortadas em pedaços com aproximadamente
6 cm de comprimento e em seguida processadas em fatiador manual de batatas. As
fatias ficaram com dimensões uniformes de 9 mm x 9 mm x 6 cm. Este procedimento
foi importante porque aumentou a superfície de contato das fatias de banana com a
massa de ar quente no interior do secador e reduziu o tempo de desidratação.
h) Carregamento das bandejas
Depois de fatiadas as bananas foram distribuídas nas bandejas do secador
(média de 3 kg por equipamento em cada batelada) de modo que as fatias ficaram
em camadas finas e uniformes para facilitar a perda de umidade durante o processo
de desidratação.
i) Desidratação
As bananas fatiadas destinadas ao secador elétrico (estufa com renovação e
circulação de ar forçada) foram identificadas e submetidas à temperatura de 65 ºC
por 7,5 horas. As amostras designadas aos secadores solar necessitaram de dois
39
dias de sol com média de temperatura do ar 61,42 ºC e UR de 13,61% no interior
dos equipamentos e tempo de desidratação entre 14,5 horas e 17,5 horas.
A banana verde (Musa sp., subgrupo Terra) contêm a média de 61,33 g 100 g-1
de umidade inicial. Para cada 100 g de fatias de banana evaporou-se 58,10 g 100 g-1
de umidade.
O tempo necessário para desidratação das amostras de banana verde foi
cronometrado em cada equipamento a partir cálculo da massa final de cada amostra
com base na fórmula adaptada de Almeida Júnior et al. (2003):
Mf = Mi.(100 – Ui)/(100 – Uf)
Onde:
Mf = massa líquida final para que o produto obtenha a umidade desejada
Mi = massa líquida inicial da amostra
Ui = umidade inicial (61,33% para banana verde, subgrupo Terra)
Uf = umidade final desejada (8% para farinha de banana verde)
j) Resfriamento
Logo após a desidratação o resfriamento ocorreu de forma natural à
temperatura ambiente por 20 minutos.
l) Moagem
As fatias de banana desidratadas foram moídas em processador de alimentos
industrial (moinho de facas) obtendo-se a farinha de banana.
m) Peneiramento
O peneiramento da farinha de banana foi realizado com o auxilio de peneiras
de aço inox com abertura de 0,5 mm para manter a uniformidade granulométrica.
40
n) Pesagem
As amostras da farinha de banana foram pesadas em balança eletrônica com
capacidade para 15 kg.
o) Embalagem
As amostras de farinha de banana verde (identificadas) foram acondicionadas
em embalagens plásticas de polietileno de baixa densidade com capacidade para
1 kg e a selagem foi realizada com seladora termo-elétrico de pedal.
p) Armazenamento
As embalagens plásticas contendo as amostras de farinha de banana verde
foram acondicionadas em caixas de papelão e armazenadas à temperatura
ambiente de Rio Branco - Acre.
3.2.8 Rendimento da farinha de banana verde
Foram pesados dez cachos de banana verde (Musa sp., subgrupo Terra) logo
após a recepção em balança eletrônica com capacidade para 15 kg e, durante as
etapas de processamento para obtenção da farinha, pesou-se separadamente a
ráquis, cascas, banana descascada e as fatias de banana desidratada. A água
evaporada foi obtida por diferença e em seguida calculou-se o rendimento da farinha
de banana verde.
41
3.2.9 Composição centesimal da farinha de banana verde
A composição centesimal da farinha de banana verde foi determinada com
base nos teores de umidade, lipídios, proteínas, fibras, cinzas e carboidratos,
conforme descrito nos itens “a” a “f”.
a).umidade
A umidade foi determinada pelo método de perda de água por desidratação com
emprego de calor, baseando-se na perda de massa das amostras de banana verde
submetidas ao aquecimento em estufa elétrica de desidratação e esterilização a 105 °C
até massa constante, segundo as normas analíticas do Instituto Adolfo Lutz (1985).
b) fibras
O teor de fibras foi determinado a partir da digestão de 2 g da amostra de farinha
de banana desengordurada (base seca) em 70 mL da solução de ácido acético 70%, 2
g de ácido tricloroacético e 5 mL de ácido nítrico, sob refluxo por 30 minutos, resfriado,
filtrado em cadinho com placa de porcelana porosa previamente tarado, lavado com
água destilada, seco em estufa a 105 ºC até massa constante e pesado em balança
analítica de acordo com o método que determina o teor de fibras como carboidratos não
hidrolisáveis com emprego de ácidos (ROGER; SOUZA, 2001).
c) cinzas
O resíduo mineral fixo (cinzas) foi determinado por incineração de 2 g da
amostra (base seca) em forno mufla regulado a temperatura de 550 °C até massa
constante e pesagem em balança de precisão conforme normas analíticas do
Instituto Adolfo Lutz (1985).
42
d) lipídios
O teor de lipídios da farinha de banana verde foi determinado segundo o
método de extração por Soxhlet, utilizando éter de petróleo como solvente orgânico,
conforme normas analíticas do Instituto Adolfo Lutz (1985).
e) proteínas
O teor de proteínas foi obtido pela determinação da porcentagem de
nitrogênio total da amostra, segundo o método de Kjeldahl, de acordo com as
normas analíticas do Instituto Adolfo Lutz (1985), transformada pelo fator de
conversão 5,75 para proteína vegetal, conforme Resolução - RDC ANVISA/MS nº
360, de 23 de dezembro de 2003 (BRASIL, 2003).
f) carboidratos
Foi calculado como a diferença entre a matéria integral e a soma do conteúdo
de umidade, proteínas, lipídios, fibras e cinzas sendo o resultado expresso em g 100 g-1
em base seca, conforme Resolução - RDC ANVISA/MS nº 360, de 23 de dezembro
de 2003 (BRASIL, 2003).
3.2.10 Valor calórico da farinha de banana verde
O valor energético foi realizado com base na composição da farinha de
banana, utilizando os fatores de conversão de Atwater: proteínas 4 kcal g-1,
carboidratos 4 kcal g-1 e lipídios 9 kcal g-1, conforme Resolução - RDC ANVISA/MS
nº 360, de 23 de dezembro de 2003 (BRASIL, 2003).
43
3.2.11 Análise estatística
Foram avaliadas as seguintes variáveis das amostras de farinha de banana
verde: o teor de umidade (%), fibras (%), cinzas (%), lipídios (%), proteínas (%),
carboidratos (%) e o valor calórico da farinha de banana. Os resultados foram
submetidos à análise de variância e quando o teste F indicou existir diferença
significativa (p < 0,05) entre os tratamentos suas médias foram comparadas pelo
teste de Scott-Knott, ao nível de 5% de probabilidade. Antes de efetuar-se a análise
de variância verificou-se a normalidade dos resíduos pelo teste de Shapiro-Wilk
(1965) e a homogeneidade das variâncias pelo teste de Bartlett (1937).
3.2.12 Caracterização físico-química da farinha de banana verde
Foram determinados os teores de pH, acidez e atividade de água, conforme
descrito nos itens “a” a “c”.
a) pH
A determinação do pH foi realizada com a inserção do eletrodo diretamente
em 10 gramas da amostra de farinha de banana homogeneizada em 100 mL de
água destilada, conforme o método eletrométrico do Instituto Adolfo Lutz (1985),
utilizando-se um potenciômetro digital devidamente calibrado.
44
b) acidez titulável
A acidez foi determinada a partir da diluição de 5 g da amostra da farinha de
banana homogeneizada em balão de fundo chato com até 100 mL de álcool etílico
em infusão por 24 horas, de acordo com o método álcool-solúvel do Instituto Adolfo
Lutz (1985). Em seguida transferiu-se 25 mL da amostra filtrada para erlenmayer de
125 mL e, com 3 gotas de fenolftaleína, titulou-se com ácido clorídrico a 0,1 N com
fator conhecido, até atingir a coloração levemente rósea. Os resultados foram
transformados em g 100 g-1 de ácido málico.
c) atividade de água
A determinação da atividade de água foi realizada diretamente com o auxilio
do aparelho higrômetro à temperatura de 25°C. É importante destacar que as
amostras de farinha de banana verde já estavam com a uniformidade granulométrica
adequada para a realização da medida.
3.2.13 Análise estatística
Foram avaliadas as seguintes variáveis das amostras de farinha de banana
verde: o teor de pH (%), acidez titulável (%) e a atividade de água (Aa). Os
resultados foram submetidos à análise de variância e quando o teste F indicou existir
diferença significativa (p < 0,05) entre os tratamentos suas médias foram
comparadas pelo teste de Scott-Knott, ao nível de 5% de probabilidade. Antes de
efetuar-se a análise de variância verificou-se a normalidade dos resíduos pelo teste
de Shapiro-Wilk (1965) e a homogeneidade das variâncias pelo teste de Bartlett
(1937).
45
3.2.14 Caracterização microbiológica da farinha de banana verde
A caracterização microbiológica das amostras da farinha de banana verde
foram realizadas segundo a metodologia descrita por Silva et al. (2007) para
coliformes a 45 ºC g-1 (NMP g-1), bolores e leveduras (UFC g-1) sendo os resultados
comparados com os padrões microbiológicos para alimentos conforme a Resolução
RDC nº. 12, de 02 de janeiro de 2001 (BRASIL, 2001).
46
3.3 RESULTADOS E DISCUSSÃO
Os resultados da avaliação dos secadores solar e estufa elétrica estão
apresentados na TABELA 1. Para a temperatura no interior dos equipamentos
verificou-se diferenças significativas (p < 0,01) entre os tratamentos sendo que o
secador solar com apenas a telha de fibrocimento como superfície absorvedora foi o
que apresentou menor temperatura. Esta situação se verificou provavelmente pela
perda de calor para o ambiente antes da passagem da massa de ar quente pela
cabine de secagem pois a telha de fibrocimento não funcionou adequadamente
como isolante térmico. Este resultado deve-se também, em parte, à menor
capacidade térmica da telha de fibrocimento como superfície absorvedora da
radiação solar.
O APÊNDICE A ilustra para um mesmo dia (8/9/2009) o desempenho
comparativo dos secadores solar (T, TF, TA, MF) e convencional (EE) quanto à
variação da temperatura e umidade relativa do ar no ambiente e no interior dos
equipamentos.
TABELA 1 – Temperatura e umidade relativa do ar da estufa elétrica (EE) e secadores solar (T: com telha de fibrocimento como superfície absorvedora; TF: com telha de fibrocimento e chapa de ferro como superfície absorvedora; TA: com telha de fibrocimento e telha de alumínio ondulada como superfície absorvedora; MF: manta térmica e chapa de ferro como superfície absorvedora) em experimento realizado no delineamento em blocos casualizados com cinco tratamentos e quatro blocos, na Universidade Federal do Acre, Rio Branco, Acre, 20091
Tratamentos Parâmetros de desidratação no interior dos equipamentos
Temperatura do ar (ºC)2 Umidade relativa do ar (%)
EE T TF TA MF
65,00 a3 53,70 b 62,83 a 65,03 a 64,13 a
11,00 b 17,98 a 13,00 b 12,13 b 11,33 b
.
1 Análise de variância apresentada no APÊNDICE B. 2 Médias originais correspondentes a dados transformados em log x para atenderem o pressuposto
de normalidade dos resíduos. 3 Médias seguidas de mesma letra na coluna não diferem estatisticamente entre si pelo teste de
Scott-Knott ao nível de 5% de probabilidade.
47
44
As temperaturas obtidas nos equipamentos dos referidos tratamentos
alcançaram a média de 62,14 ºC estando, portanto, na faixa (35 a 70 ºC) de
aquecimento requerida para secagem de alimentos (CRUZ, 1990). As frutas têm
baixa condutividade térmica e esta torna-se menor à medida que o alimento é
desidratado. Portanto as fatias de banana devem estar distribuídas em camadas
finas e uniformes para aquecer rapidamente sem sofrer dano térmico (SPOTO,
2006).
Santos (2004) em trabalho de pesquisa com secador solar plano com leito de
alvenaria e pedras (brita nº 1) obteve temperatura média de 50 ºC durante a
secagem de milho, sendo que o coletor possuía área de 1,8 m2, cobertura de vidro
(com 5 mm de espessura) com espaço de 5 cm entre a mesma e o leito de pedras
(armazenador de calor com 20 cm de espessura) e a superfície absorvedora do
coletor solar estava orientada para o Norte Verdadeiro e ângulo de inclinação de 23º
nas condições climáticas do município de Campinas - SP no mês de julho de 2003.
Desse modo observa-se que os resultados encontrados neste trabalho estão acima
do valor 50 ºC reportado pelo autor acima citado. Portanto, confirma-se o bom
desempenho térmico dos quatro secadores solar.
O teor de umidade de equilíbrio constitui um parâmetro importante na
desidratação, manuseio, armazenamento e conservação de produtos agrícolas.
Nesse aspecto verificou-se diferença significativa (p < 0,01) na umidade relativa do
ar no interior dos equipamentos com destaque para o secador solar com telha de
fibrocimento como superfície absorvedora. A maior umidade relativa do ar obtida
neste tratamento deve-se ao fato deste ser desprovido das chapas metálicas (ferro,
alumínio) como superfície absorvedora da energia solar e condutora de energia
térmica, conferindo a este menor temperatura e a maior umidade relativa do ar do
que os demais. Mesmo assim a umidade relativa do ar (17,98%) associada à
temperatura (53,70 ºC) obtida neste coletor solar foi capaz de promover a secagem
da banana verde fatiada nas condições climáticas da região Amazônica.
Segundo Hinrichs e Kleinbach (2003) uma importante exigência para um
sistema de aquecimento baseado na energia solar é que o material absorvedor seja
capaz de armazenar energia para utilização posterior sendo seu calor específico o
critério para seleção do meio de armazenamento. Materiais distintos absorvem
diferentes quantidades de calor quando submetidos ao mesmo aumento de
temperatura. O calor específico da água é 1,00 cal g-1 ºC, ar 0,24 cal g-1 ºC, alumínio
48
0,22 cal g-1 ºC e ferro 0,12 cal g-1 ºC. Isso significa que é necessário 1 caloria para
elevar em 1 ºC a temperatura de 1 g de H2O. Quanto menor o calor específico de um
material mais facilmente ele poderá sofrer variações em sua temperatura. Portanto,
a água apresenta maior capacidade de armazenamento de energia térmica que o
ferro. Porém, a chapa de ferro proporciona maior capacidade de calor que o
alumínio e este, por sua vez, mais que o ar.
3.3.1 Dinâmica da desidratação da banana verde fatiada nos tratamentos
A Resolução RDC ANVISA/MS nº 263, de 22 de setembro de 2005 (BRASIL,
2005) adota o padrão máximo de 15% de umidade para produtos de frutas secas ou
desidratados de frutas. No entanto Torres et al. (2005) adotaram 8% para umidade
final da farinha de banana verde, provavelmente porque as farinhas são
comercializadas em embalagens de polietileno de baixa densidade com vida de
prateleira entre quatro a seis meses, o que não impede o transporte de massa de
vapor d’água da atmosfera para os produtos até que a margem de segurança da
atividade de água recomendada para a farinha de banana entre em equilíbrio
durante este período.
As fatias de banana verde tiveram maiores percentagens de água evaporada
nos tratamentos EE, TA e MF e menores em T e TF. Por outro lado, T e TF retiveram
mais umidade que EE, TA e MF. Ambas as situações provavelmente ocorreram pela
maior eficiência da estufa elétrica (EE) e dos secadores solar com manta térmica e
chapa de ferro (MF) e telha de alumínio ondulada (TA) na elevação da temperatura e
a redução da umidade relativa do ar no interior dos mesmos. A manta térmica serviu
como isolante e evitou a perda de energia térmica adquirida pela chapa de ferro no
interior do coletor solar e, a estufa elétrica (EE), por conter lã de vidro no interior de
suas paredes, reteve o calor, o que não ocorreu com os tratamentos T e TF onde as
telhas de fibrocimento provavelmente deixaram escapar parte do calor produzido
pela radiação solar incidente sobre os referidos coletores (TABELA 2).
49
TABELA 2 – Água evaporada, banana desidratada, atividade de água e tempo de secagem de fatias de banana verde cv. Terra, obtidas em estufa elétrica (EE) e secadores solar (T: com telha de fibrocimento como superfície absorvedora; TF: com telha de fibrocimento e chapa de ferro como superfície absorvedora; TA: com telha de fibrocimento e telha de alumínio ondulada como superfície absorvedora; MF: manta térmica e chapa de ferro como superfície absorvedora) em experimento realizado no delineamento em blocos casualizados com cinco tratamentos e quatro blocos, na Universidade Federal do Acre, Rio Branco, Acre, 20091
Tratamentos (secadores)
Água evaporada2 (g 100 g-1)
Banana desidratada2 (g 100 g-1)
Atividade de água da farinha
de banana
Tempo de secagem2
(h)
EE T TF TA MF
59,11 a3 56,70 b 57,59 b 58,11 a 59,00 a
40,89 b 43,30 a 42,41 a 41,89 b 41,00 b
0,23 d 0,53 a 0,39 b 0,33 c 0,24 d
7,50 c 17,25 a 15,75 b 16,13 b 15,50 b
(
1 Análise de variância apresentada no APÊNDICE C. 2 Médias originais correspondentes a dados transformados em log x para atenderem o pressuposto
de normalidade dos resíduos. 3 Médias seguidas de mesma letra na coluna não diferem estatisticamente entre si pelo teste de
Scott-Knott ao nível de 5% de probabilidade.
A estufa elétrica (EE) e o secador solar com manta térmica e chapa de ferro (MF)
apresentaram menor atividade de água que os outros tratamentos (TABELA 2). Esta
situação ocorreu porque as temperaturas obtidas no interior da EE e do MF foram
maiores que as obtidas nos outros equipamentos e a redução da umidade relativa
do ar contribuiu para diminuir a atividade de água das amostras de farinha de
banana verde dos referidos equipamentos. Entretanto, os baixos valores de
atividade de água verificados nas amostras de farinha de banana verde de todos os
equipamentos foram suficientes para evitar o crescimento de microrganismos e a
conseqüente a deterioração do produto.
3.3.2 Estufa elétrica
Na TABELA 3 apresentam-se os decréscimos dos teores de massa e
umidade das fatias de banana verde em função do tempo de dessorção (com
intervalo de pesagem a cada 30 minutos) e as respectivas variações de temperatura
e umidade relativa do ar no interior do equipamento.
44 44 50
TABELA 3 – Dessorção das fatias de banana verde cv. Terra em estufa elétrica (EE)com circulação e renovação de ar forçada em experimento realizado na Universidade Federal do Acre, em Rio Branco, Acre, 2009
Hora Temperatura(1) (ºC)
URA(2) (%)
MBVF(3) (g)
UB(4) (g 100 g-1)
MAa(5)
8:45 9:15 9:45 10:15 10:45 11:15 11:45 12:15 12:45 13:15 13:45 14:15 14:45 15:15 15:45 16:15
30,3 33,9 45,0 55,0 64,0 65,0 66,0 65,0 64,0 65,0 65,0 65,0 65,0 65,0 65,0 65,0
65,4 60,8 11,7 11,5 10,7 11,7 11,3 11,1 10,6 10,8 10,3 10,3 10,0 9,8 9,6 9,6
100,00 93,10 86,21 79,31 75,86 68,97 67,24 63,79 60,35 56,90 53,45 50,00 46,55 44,83 43,10 42,01
61,33 58,50 55,15 51,30 49,01 43,95 42,50 39,55 35,90 32,10 28,00 23,00 16,90 13,80 10,30 8,00
- - - - - - - - - - - - - - -
0,23
(1) Temperatura do ar no interior do equipamento (2) Umidade relativa do ar no interior do equipamento (3) Massa de banana verde fatiada (4) Umidade das fatias de banana (5) Média da atividade de água Nota: Desidratação a 65 ºC por 7,5 horas até a banana fatiada obter 8% de umidade.
Observa-se que no início do processo de desidratação a temperatura no
interior da estufa elétrica se eleva a 65 ºC mantendo-se estável e a umidade relativa
do ar diminui rapidamente para valores inferiores a 11,7% após 2 horas, causando
desta forma a dessorção das fatias de banana até o final do procedimento
resultando em 42,01 g de banana desidratada, contendo 8% de umidade e média de
0,23 de atividade de água. Este resultado em estufa elétrica a 65 ºC no tempo de 7,5
horas apresentou as características desejáveis para obtenção de farinha de banana
verde com qualidade própria adequada, conforme estabelece a RDC ANVISA/MS nº
263, de 22 de setembro de 2005 (BRASIL, 2005).
51
3.3.3 Telha de fibrocimento
Os resultados de dessorção da banana verde fatiada em secador solar plano
com telha de fibrocimento (T) como superfície absorvedora da radiação solar com
circulação e renovação de ar por convecção natural são mostrados na TABELA 4.
Durante a desidratação a temperatura do ar na saída do coletor variou de 28,5 ºC a
56,3 ºC, no tempo de 17,5 horas (dois dias de sol) com intervalos de leitura a cada
30 minutos. Observou-se ao longo do tempo de desidratação a perda de umidade, a
redução da atividade de água, o decréscimo da massa de banana em função do
aumento da temperatura e a diminuição da UR do ar no interior do equipamento. No
final do processamento a massa final da banana foi de 41,59 g, com 7,02% de
umidade e média de 0,53 de atividade de água. Este resultado atende ao que
estabelece a RDC ANVISA/MS nº 263, de 22 de setembro de 2005 para fruta
desidratada (BRASIL, 2005).
3.3.4 Telha de fibrocimento e chapa de ferro
Os resultados de dessorção da banana verde fatiada em secador solar plano
com telha de fibrocimento e chapa de ferro (TF) como superfície absorvedora da
radiação solar com circulação e renovação de ar por convecção natural são
mostrados na TABELA 5. Durante a desidratação a temperatura do ar na saída do
coletor variou de 29,4 ºC a 65,6 ºC, no tempo de 16,5 horas (dois dias de sol) com
intervalos de leitura a cada 30 minutos. Observou-se ao longo do tempo de
desidratação a perda de umidade, a redução da atividade de água, o decréscimo da
massa de banana em função do aumento da temperatura e a diminuição da UR do
ar no interior do equipamento. No final do processamento a massa final da banana
foi de 41,96 g, com 7,84% de umidade e média de 0,39 de atividade de água. Este
resultado atende ao que estabelece a RDC ANVISA/MS nº 263, de 22 de setembro
de 2005 para fruta desidratada (BRASIL, 2005).
52
TABELA 4 – Dessorção da banana verde (Musa sp., subgrupo Terra) fatiada em secador solar com telha de fibrocimento (T) como superfície absorvedora em experimento realizado na Universidade Federal do Acre, em Rio Branco, Acre, 2009
Hora Temperatura(1) (ºC)
URA(2) (%)
MBVF(3) (g)
UB(4) (g 100 g-1)
MAa(5)
8:45 9:15 9:45 10:15 10:45 11:15 11:45 12:15 12:45 13:15 13:45 14:15 14:45 15:15 15:45 16:15 16:45
32,9 37,2 40,2 43,4 45,6 46,9 48,5 50,1 50,7 51,6 53,6 54,5 56,3 55,0 53,0 48,5 41,3
48,9 40,2 36,6 30,4 26,9 23,4 24,2 20,7 20,4 19,6 18,0 15,7 14,7 14,8 15,3 19,8 29,9
100,00 98,41 96,19 93,65 90,48 88,89 85,71 82,54 79,37 77,78 76,19 74,60 71,43 69,84 68,25 66,67 65,71
61,33 60,71 59,80 58,71 57,26 56,50 54,88 53,15 51,28 50,28 49,25 48,16 45,86 44,63 43,34 42,00 41,15
- - - - - - - - - - - - - - - - -
7:15 7:45 8:15 8:45 9:15 9:45 10:15 10:45 11:15 11:45 12:15 12:45 13:15 13:45 14:15 14:45 15:15 15:45 16:15 16:45
28,9 28,5 30,6 34,6 38,6 42,1 43,5 45,6 46,9 48,8 49,9 49,3 51,8 52,0 51,7 50,9 50,5 49,5 46,6 43,4
68,6 71,0 64,1 53,6 43,6 36,4 35,2 31,1 29,1 24,7 23,9 22,1 20,9 20,5 20,4 20,8 20,7 22,7 26,2 30,2
64,76 63,49 62,22 60,95 59,68 58,73 57,14 55,56 53,97 52,70 51,43 50,16 48,89 47,62 46,35 45,40 44,44 43,49 42,54 41,59
40,29 39,09 37,85 36,56 35,20 34,16 32,32 30,40 28,35 26,62 24,81 22,91 20,90 18,80 16,57 14,82 12,98 11,08 9,10 7,02
- - - - - - - - - - - - - - - - - - -
0,53
(1) Temperatura do ar no interior do equipamento (2) Umidade relativa do ar no interior do equipamento (3) Massa de banana verde fatiada (4) Umidade das fatias de banana (5) Média da atividade de água Nota 1: Temperatura de desidratação entre 28,5 ºC a 56,3 ºC por 17,5h até obter 8% de umidade. Nota 2: Radiação solar incidente: 795 W m-2 (8/9/2009) e 709 W m-2 (9/9/2009).
53
TABELA 5 – Dessorção da banana verde (Musa sp., subgrupo Terra) fatiada em secador solar com telha de fibrocimento e chapa de ferro (TF) como superfície absorvedora em experimento realizado na Universidade Federal do Acre, em Rio Branco, Acre, 2009
Hora Temperatura(1) (ºC)
URA(2) (%)
MBVF(3) (g)
UB(4) (g 100 g-1)
MAa(5)
8:45 9:15 9:45 10:15 10:45 11:15 11:45 12:15 12:45 13:15 13:45 14:15 14:45 15:15 15:45 16:15 16:45
31,0 36,0 40,5 44,5 48,8 52,4 55,5 56,9 58,6 61,2 62,4 58,8 61,6 63,5 65,6 63,2 57,3
48,7 36,8 30,5 24,0 19,5 16,5 14,5 13,8 13,4 11,5 11,7 12,7 12,0 10,7 9,9 10,6 13,3
100,00 98,04 96,08 93,33 90,20 88,24 86,28 82,35 80,39 78,43 76,47 74,51 72,55 70,59 68,63 66,67 64,71
61,33 60,56 59,75 58,57 57,13 56,18 55,18 53,04 51,90 50,70 49,43 48,10 46,70 45,22 43,65 42,00 40,24
- - - - - - - - - - - - - - - - -
7:15 7:45 8:15 8:45 9:15 9:45 10:15 10:45 11:15 11:45 12:15 12:45 13:15 13:45 14:15 14:45 15:15 15:45
29,4 31,3 35,2 38,6 41,6 45,0 47,6 51,9 54,3 58,2 60,2 57,6 61,7 61,9 56,0 59,4 59,5 58,5
68,3 65,4 54,4 44,3 40,0 35,9 31,7 25,2 20,7 17,5 16,2 17,2 14,9 13,3 16,8 14,9 14,5 14,7
63,53 63,49 62,35 60,78 59,22 57,65 56,08 54,90 54,12 53,33 52,94 51,37 49,80 48,24 46,67 45,10 43,53 41,96
39,13 39,09 37,98 36,38 34,70 32,92 31,05 29,56 28,55 27,49 26,96 24,72 22,35 19,84 17,14 14,26 11,17 7,84
- - - - - - - - - - - - - - - - -
0,39
(1) Temperatura do ar no interior do equipamento (2) Umidade relativa do ar no interior do equipamento (3) Massa de banana verde fatiada (4) Umidade das fatias de banana (5) Média da atividade de água Nota 1: Temperatura de desidratação variando entre 29,4 ºC a 65,6 ºC por 16,5 horas até a banana
fatiada obter 8% de umidade. Nota 2: Radiação solar incidente: 795 W m-2 (8/9/2009) e 709 W m-2 (9/9/2009).
54
3.3.5 Telha de fibrocimento e telha de alumínio ondulada
Os resultados de dessorção da banana verde fatiada em secador solar plano
com telha de fibrocimento e telha de alumínio ondulada (TA) como superfície
absorvedora da radiação solar com circulação e renovação de ar por convecção
natural são mostrados na TABELA 6. Durante a desidratação a temperatura do ar na
saída do coletor variou de 28,7 ºC a 65,2 ºC, no tempo de 17 horas (dois dias de sol)
com intervalos de leitura a cada 30 minutos. Observou-se ao longo do tempo de
desidratação a perda de umidade, a redução da atividade de água, o decréscimo da
massa de banana em função do aumento da temperatura e diminuição da UR do ar
no interior do equipamento. No final do processamento a massa final da banana foi
de 41,70 g, com 7,27% de umidade e a média de 0,33 de atividade de água. Este
resultado atende ao que estabelece a RDC ANVISA/MS nº 263, de 22 de setembro
de 2005 para fruta desidratada (BRASIL, 2005).
3.3.6 Manta térmica e chapa de ferro
Os resultados de dessorção da banana verde fatiada em secador solar plano
com manta térmica e chapa de ferro (MF) como superfície absorvedora da radiação
solar com circulação e renovação de ar por convecção natural são mostrados na
TABELA 7. Durante a desidratação a temperatura do ar na saída do coletor variou
de 27,8 ºC a 66,3 ºC, no tempo de 14,5 horas (dois dias de sol) com intervalos de
leitura a cada 30 minutos. Observou-se ao longo do tempo de desidratação a perda
de umidade, a redução da atividade de água, o decréscimo da massa de banana em
função do aumento da temperatura e diminuição da UR do ar no interior do
equipamento. No final do processamento a massa final de banana foi de 42,03 g,
com 7,99% de umidade e a média de 0,24 de atividade de água. Este resultado
atende ao que estabelece a RDC ANVISA/MS nº 263, de 22 de setembro de 2005
para fruta desidratada (BRASIL, 2005).
55
TABELA 6 – Dessorção da banana verde (Musa sp., subgrupo Terra) fatiada em secador solar com telha de fibrocimento e telha de alumínio ondulada(TA) como superfície absorvedora em experimento realizado na Universidade Federal do Acre, em Rio Branco, Acre, 2009
Hora Temperatura(1) (ºC)
URA(2) (%)
MBVF(3) (g)
UB(4) (g 100 g-1)
MAa(5)
8:45 9:15 9:45 10:15 10:45 11:15 11:45 12:15 12:45 13:15 13:45 14:15 14:45 15:15 15:45 16:15 16:45
39,2 43,7 48,6 45,1 52,4 55,8 57,1 59,7 60,7 50,4 58,5 62,1 61,8 60,2 57,6 53,5 50,2
44,1 36,4 30,8 33,4 25,5 22,1 18,5 17,3 15,9 24,5 17,4 14,9 14,6 13,8 14,6 17,4 23,1
100,00 98,31 96,61 94,24 91,53 89,83 88,14 84,75 81,36 79,66 77,97 76,27 74,58 72,88 71,19 67,80 66,10
61,33 60,67 59,97 58,97 57,75 56,95 56,13 54,37 52,47 51,46 50,40 49,30 48,15 46,94 45,68 42,97 41,50
- - - - - - - - - - - - - - - - -
7:15 7:45 8:15 8:45 9:15 9:45 10:15 10:45 11:15 11:45 12:15 12:45 13:15 13:45 14:15 14:45 15:15 15:45 16:15
28,7 28,9 29,4 38,5 44,1 47,6 49,8 56,5 57,4 59,7 57,3 60,8 65,2 63,1 62,0 55,5 56,3 56,1 54,8
62,8 61,2 59,9 36,6 28,2 23,2 21,3 15,2 14,5 12,6 14,8 12,2 11,1 11,1 12,7 14,5 14,3 14,7 15,2
65,76 65,09 64,41 62,71 61,02 59,32 57,63 55,93 54,24 52,24 51,19 49,83 48,48 47,12 45,76 45,09 44,41 43,05 41,70
41,20 40,59 39,96 38,34 36,63 34,81 32,90 30,86 28,71 26,40 24,46 22,40 20,24 17,93 15,49 14,24 12,93 10,17 7,27
- - - - - - - - - - - - - - - - - -
0,33
(1) Temperatura do ar no interior do equipamento (2) Umidade relativa do ar no interior do equipamento (3) Massa de banana verde fatiada (4) Umidade das fatias de banana (5) Média da atividade de água Nota 1: Temperatura de desidratação variando entre 28,7 ºC a 65,2 ºC por 17 horas até a banana
fatiada obter 8% de umidade. Nota 2: Radiação solar incidente: 795 W m-2 (8/9/2009) e 709 W m-2 (9/9/2009).
56
TABELA 7 – Dessorção da banana verde (Musa sp., subgrupo Terra) fatiada em secador solar com manta térmica e chapa de ferro (MF) como superfície absorvedora em experimento realizado na Universidade Federal do Acre, em Rio Branco, Acre, 2009
Hora Temperatura(1) (ºC)
URA(2) (%)
MBVF(3) (g)
UB(4) (g 100 g-1)
MAa(5)
8:45 9:15 9:45 10:15 10:45 11:15 11:45 12:15 12:45 13:15 13:45 14:15 14:45 15:15 15:45 16:15 16:45
32,2 46,0 49,9 53,0 54,6 56,0 56,4 61,1 61,4 64,0 64,0 66,3 64,9 62,7 60,7 56,2 52,6
60,9 31,0 24,9 21,8 19,6 18,9 18,2 13,9 14,8 12,8 13,2 12,0 12,5 12,4 13,7 15,9 17,3
100,00 95,65 94,20 92,17 89,86 85,51 82,61 79,71 76,81 71,02 68,12 65,22 63,77 62,32 60,87 59,42 58,55
61,33 59,57 58,95 58,05 56,97 54,78 53,19 51,49 49,66 45,55 43,23 40,71 39,36 37,95 36,47 34,92 33,95
- - - - - - - - - - - - - - - - -
7:15 7:45 8:15 8:45 9:15 9:45 10:15 10:45 11:15 11:45 12:15 12:45 13:15 13:45
29,7 27,8 31,9 38,5 44,6 47,9 52,6 55,6 56,9 59,1 61,5 59,7 61,2 63,1
58,9 69,1 59,5 39,1 30,7 26,6 20,4 17,0 15,6 15,2 13,8 14,2 13,1 11,8
57,68 56,52 55,36 54,20 53,04 52,17 50,73 49,28 47,83 46,96 45,80 44,93 43,48 42,03
32,96 31,58 30,15 28,65 27,09 25,88 23,77 21,53 19,15 17,65 15,57 13,93 11,06 7,99
- - - - - - - - - - - - -
0,24
(1) Temperatura do ar no interior do equipamento (2) Umidade relativa do ar no interior do equipamento (3) Massa de banana verde fatiada (4) Umidade das fatias de banana (5) Média da atividade de água Nota 1: Temperatura de desidratação variando entre 27,8 ºC a 66,3 ºC por 14,5 horas até a banana
fatiada obter 8% de umidade. Nota 2: Radiação solar incidente: 795 W m-2 (8/9/2009) e 709 W m-2 (9/9/2009).
57
3.3.7 Rendimento da farinha de banana verde
Os resultados do balanço de massa para análise de rendimento da farinha de
banana verde mostram as perdas durante as etapas de processamento (TABELA 8).
TABELA 8 – Massas de cachos e pencas para cálculo de rendimento e obtenção de 1 kg da farinha de banana verde cv. Terra, em estufa elétrica com circulação e renovação de ar forçada à temperatura de 65 ºC, por 7,5 horas até as fatias obterem 8% de umidade
Parâmetros Massa dos cachos Massa das pencas (%) (kg) (%) (kg)
Banana inteira 100,00 4,17 100,00 3,82 Ráquis 8,44 0,35 - - Casca 34,09 1,42 37,23 1,42 Banana fatiada 57,47 2,40 62,77 2,40 Água evaporada 58,10 1,40 58,10 1,40 Banana desidratada 41,90 1,00 41,90 1,00
Rendimento 24,00 - 26,21 -
Para obter 1 kg de farinha de banana são necessários 3,82 kg de banana
verde em pencas ou 4,17 kg de banana verde no cacho. A banana verde (Musa sp.,
subgrupo Terra) contém 37,23% de casca. Durante a etapa de desidratação foram
evaporados 58,10% de umidade. Observou-se também que em termos de rendimento
para obtenção da farinha de banana verde, a matéria-prima em pencas constituiu o
maior rendimento (26,21%) seguido pelos cachos (24,00%).
Borges et al. (2009) pesquisaram a farinha banana verde, cv. Prata, e
obtiveram o rendimento de 14,59% a partir da banana in natura com casca, sendo
esse valor inferior ao encontrado neste trabalho (26,21%) (TABELA 8). Entretanto, há
de se considerar que neste trabalho utilizou-se a banana subgrupo Terra.
Fasolin et al. (2007), estudando banana verde sem casca (cv. Nanica), obtiveram
o valor percentual de banana verde desidratada de 33,97% durante a produção de
farinha sendo este inferior ao encontrado neste trabalho (41,90%) (TABELA 8).
58
3.3.8 Composição centesimal e valor calórico da farinha de banana verde
A composição centesimal (umidade, extrato etéreo, proteína bruta, fibra bruta,
cinzas e carboidratos) e o valor calórico da farinha de banana verde encontram-se
na TABELA 9.
O teor médio de umidade encontrado na farinha de banana verde obtida por
todos os tratamentos foi inferior ao limite máximo de 15% de umidade estabelecido
pela RDC nº 263, de 22 de setembro de 2005 (BRASIL, 2005). No entanto a farinha
de banana verde dos tratamentos T e TF diferenciaram-se dos demais (EE, TA, MF).
Esta situação ocorreu provavelmente porque a temperatura obtida no interior destes
coletores solar foi maior e a umidade relativa do ar menor, o que contribuiu para a
redução da umidade da farinha de banana (TABELA 9).
Borges et al. (2009) encontraram 3,30 g 100 g-1 de umidade em amostras de
farinha de banana verde, cv. Prata, desidratada em estufa com circulação e
renovação de ar forçada a 70 ºC por 12 horas. Este valor é inferior à umidade obtida
em todos os tratamentos deste trabalho (TABELA 9). No entanto, Fasolin et al. (2007)
obtiveram 7,55 g 100 g-1 de umidade em farinha de banana verde, cv. Nanica.
Moraes Neto et al. (1998), ao avaliar a secagem natural (solar) de banana
madura para obtenção de farinha em Campina Grande-PB, com temperatura de 24 ºC
e UR de 73%, verificaram que esta era impraticável nas condições locais pois estas
não permitiam alcançar o ponto ideal de umidade sendo necessária desidratação
complementar em estufa elétrica à 60 ºC, por 24 horas. Esta situação indica que
apenas a exposição direta do produto ao sol não é suficiente para obter-se a
desidratação desejada sendo, portanto, necessário a utilização de um equipamento
que, no caso, não precisa ser necessariamente uma estufa elétrica, mas sim um
secador solar que, além de ter efeito equivalente, evita também à possibilidade de
contaminação do produto.
As amostras de farinha de banana verde obtidas nos equipamentos EE, TF,
TA, e MF apresentaram maiores percentuais de carboidrato do que o secador solar
com telha de fibrocimento como superfície absorvedora de radiação incidente (T). Há
de se considerar que este equipamento (T) diferiu também dos demais em relação ao
teor de umidade sendo o valor obtido neste significativamente superior (p < 0,01).
Portanto, o fato da umidade obtida neste equipamento (T) ter sido maior do que a
dos demais (EE, TF, TA, MF) resultou em menor teor de carboidratos (TABELA 9).
59
TABELA 9 – Composição centesimal e valor calórico da farinha de banana verde cv. Terra, obtidas em estufa elétrica (EE) e secadores solar (T: com telha de fibrocimento como superfície absorvedora; TF: com telha de fibrocimento e chapa de ferro como superfície absorvedora; TA: com telha de fibrocimento e telha de alumínio ondulada como superfície absorvedora; MF: manta térmica e chapa de ferro como superfície absorvedora) em experimento realizado no delineamento em blocos casualizados com cinco tratamentos e quatro blocos, na Universidade Federal do Acre, Rio Branco, Acre, 20091
Tratamentos Umidade
(g 100 g-1
)
Lipídios
(g 100 g-1
)
Proteína
(g 100 g-1
)
Fibra
(g 100 g-1
)
Cinzas
(g 100 g-1
)
Carboidratos2
(g 100 g-1
)
Valor calórico2 (kcal 100 g-1)
EE T TF TA MF
8,19 c3 11,79 a 10,12 b 8,94 c 7,62 c
0,33 b 0,91 a 0,38 b 0,57 b 0,33 b
2,54 c 2,55 c 2,56 c 2,75 b 2,93 a
1,54 a 1,34 a 1,33 a 1,23 a 1,42 a
3,18 a 2,39 b 2,44 b 2,51 b 2,62 b
84,23 a 81,03 b 83,18 a 84,01 a 85,10 a
350,03 a 342,50 b 346,37 b 352,14 a 355,01 a
1 Análise de variância apresentada no APÊNDICE D. 2 Médias originais correspondentes a dados transformados em log x para atenderem o pressuposto
de normalidade dos resíduos. 3 Médias seguidas de mesma letra na coluna não diferem estatisticamente entre si pelo teste de
Scott-Knott ao nível de 5% de probabilidade.
60
É importante ressaltar que o teor de carboidratos da farinha de banana acima
de 80%, obtido em todos os tratamentos, destaca sua contribuição como fonte
energética ao organismo humano.
As amostras de farinha de banana verde apresentaram diferença significativa
(p < 0,05) entre os tratamentos quanto ao teor de lipídios. A farinha de banana verde
proveniente do secador solar com telha de fibrocimento como superfície
absorvedora (T) apresentou maior teor de lipídios (0,91 g 100 g-1) provavelmente
porque a temperatura no interior deste equipamento durante a desidratação foi
menor e evitou a oxidação dos mesmos. Borges et al. (2009) e Fasolin et al. (2007)
obtiveram valores de 0,68 g 100 g-1 e 1,89 g 100 g-1 em farinha de banana verde cv.
Prata.
As amostras de farinha de banana apresentaram diferença significativa (p < 0,01)
entre os tratamentos quanto ao teor protéico. Provavelmente essa diferença seja
atribuída a fatores agronômicos, especialmente solo, pois é possível a influência
deste na composição da banana uma vez que utilizaram-se cachos de banana de
distintas propriedades agrícolas durante a desidratação das fatias de banana verde
em dias alternados.
Não verificou-se diferença significativa (p > 0,05) entre os tratamentos em
relação ao teor de fibras (TABELA 9). Borges et al. (2009), por sua vez, ao avaliarem
a composição da farinha de banana verde cv. Prata, obtiveram 1,01 g 100 g-1 de fibras.
Quanto às cinzas verificou-se diferença significativa (p < 0,01) entre os
tratamentos obtendo-se maior teor na estufa elétrica. Esta situação pode ter ocorrido
pelo fato da estufa elétrica manter a temperatura mais constante (equilibrada) do
que os secadores solar. Outra possível explicação para esta diferença pode ser o
efeito combinado da temperatura, umidade relativa da massa de ar e menor tempo
de secagem no interior da estufa elétrica que pode resultar em concentração de
matéria seca (SPOTO, 2006).
Fasolin et al. (2006) e Borges et al. (2009) obtiveram teores de cinza de
2,62 g 100 g-1 e 2,59 g 100 g-1, respectivamente, em farinha de banana verde cv.
Prata valores estes, portanto, compatíveis com os verificados neste trabalho.
Verificou-se diferença significativa (p < 0,01) entre os tratamentos para valor
calórico total obtendo maiores valores para a estufa elétrica (EE) e os secadores
solar com telha de alumínio (TA) e manta térmica com chapa de ferro (MF). Esta
diferença é justificada pela menor porcentagem de umidade nas farinhas nestes
61
secadores de forma que à medida que a banana perdeu água, concentrou os
sólidos, onde estão os componentes considerados na obtenção do valor calórico.
Borges et al. (2009) obtiveram valor calórico superior (373 Kcal 100 g-1) ao
verificado neste trabalho. Entretanto, este resultado foi observado em banana de
outra cultivar (Prata).
3.3.9 Caracterização físico-química da farinha de banana verde
Na Tabela 10 apresentam-se os resultados médios das características físico-
químicas da farinha de banana verde. Verificou-se diferença significativa (p < 0,01)
entre os tratamentos tanto para pH quanto para acidez.
TABELA 10 – pH e acidez da farinha de banana verde cv. Terra, obtidas em estufa elétrica (EE) e secadores solar (T: com telha de fibrocimento como superfície absorvedora; TF: com telha de fibrocimento e chapa de ferro como superfície absorvedora; TA: com telha de fibrocimento e telha de alumínio ondulada como superfície absorvedora; MF: manta térmica e chapa de ferro como superfície absorvedora) emexperimento realizado no delineamento em blocos casualizados com cinco tratamentos e quatro blocos, na Universidade Federal do Acre, Rio Branco, Acre, 20091
Tratamentos pH (g 100 g-1)
Acidez (g 100 g-1 de ácido málico)
EE T TF TA MF
5,85 a2 5,91 a 5,82 a 5,71 b 5,90 a
0,52 b 0,67 a 0,69 a 0,63 a 0,71 a
1 Análise de variância apresentada no APÊNDICE E. 2 Médias seguidas de mesma letra na coluna não diferem estatisticamente entre si pelo teste de
Scott-Knott ao nível de 5% de probabilidade.
As amostras de banana desidratada na estufa elétrica apresentaram o menor
valor de acidez. Provavelmente esta diferença seja atribuída ao tempo de
desidratação pois as fatias de banana verde da estufa elétrica permaneceram neste
processo apenas 7,5 horas e as amostras de banana dos secadores solar foram
mantidas em desidratação pelo período entre 14,5 horas e 17,5 horas com maior
44
62
tempo, portanto, para a ocorrência das reações de oxidação dos ácidos orgânicos e
elevação da acidez.
Borges et al. (2009) em farinha de banana prata obtiveram valores de pH
menores (5,3) e de acidez equivalentes (0,63 g 100 g-1) aos observados neste trabalho.
3.3.10 Caracterização microbiológica da farinha de banana verde
Os resultados das características microbiológicas da farinha de banana verde
(coliformes a 45 °C, fungos filamentosos e leveduras) encontram-se na TABELA 11.
TABELA 11 – Análises microbiológicas das amostras de farinha de banana verde cv. Terra, obtidas em estufa elétrica (EE) e secadores solar (T: com telha de fibrocimento como superfície absorvedora; TF: com telha de fibrocimento e chapa de ferro como superfície absorvedora; TA: com telha de fibrocimento e telha de alumínio ondulada como superfície absorvedora; MF: manta térmica e chapa de ferro como superfície absorvedora) em experimento realizado no delineamento em blocos casualizados com cinco tratamentos e quatro blocos, na Universidade Federal do Acre, Rio Branco, Acre, 20091
Tratamentos Fungos filamentosos e leveduras Coliformes a 45 ºC g-1
EE T TF TA MF
< 5 x 102 UFC g-1 < 5 x 102 UFC g-1
< 5 x 102 UFC g-1 < 5 x 102 UFC g-1 < 5 x 102 UFC g-1
21 NMP g-1 < 3 NMP g-1 28 NMP g-1 3,6 NMP g-1 < 3 NMP g-1
Tolerância1 - 102 NMP g-1
1 Para farinhas e similares segundo a Resolução RDC nº. 12, de 02 de janeiro de 2001 (BRASIL, 2001). 2 UFC g-1 – Unidades formadoras de colônias por grama; NMP g-1 – Número mais provável por grama.
As análises microbiológicas da farinha de banana, apresentaram valores
menores que 5 x 102 UFC g-1 para bolores e leveduras e na faixa de menos de 3 a
28 NMP g-1 para coliformes a 45 °C. Os valores de coliformes obtidos neste trabalho
estão de acordo com o que estabelece a RDC n° 12, de 02 de janeiro de 2001
(BRASIL, 2001). Como bolores e leveduras não são considerados nesta resolução
utilizou-se como referência o que estabelece as boas práticas de fabricação.
44
63
3.4 CONCLUSÕES
Os secadores de frutas operados a energia solar, constituídos de chapas
metálicas (ferro, alumínio) como superfícies absorvedoras da radiação solar têm
eficiência térmica equivalente ao secador convencional.
Os secadores solar providos com telhas de alumínio e manta térmica com
chapa de ferro permitem obter farinha de banana com maior valor protéico do que o
secador convencional.
Os secadores solar providos com chapas metálicas são adequados para
processar farinha de banana verde com qualidade e segurança alimentar.
A banana cultivar Terra apresenta rendimentos de farinha de 26,21% a partir
da penca e de 24% a partir do cacho.
A farinha de banana verde obtida com o uso de secadores solar apresenta
características físico-químicas de acordo com os padrões estabelecidos pela
legislação brasileira.
64
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68
CAPÍTULO II
INDICADORES DE VIABILIDADE ECONÔMICA PARA PRODUÇÃO DE
FARINHA DE BANANA VERDE EM AGROINDÚSTRIAS
À ENERGIA SOLAR E CONVENCIONAL
RESUMO
A produção de frutas desidratadas no Brasil ainda é pequena se comparada com
países da Europa e Estados Unidos. Além disso, é normalmente praticada de forma
artesanal e com baixo nível tecnológico. Portanto, é necessário modernizar técnicas
que reduzam custos, aumentem a produtividade, agreguem valores aos produtos
agrícolas e promovam o desenvolvimento das unidades produtivas no meio rural.
Este trabalho teve como objetivo avaliar indicadores de viabilidade econômica de
duas agroindústrias de pequeno porte para produção de farinha de banana verde
cultivar Terra, uma delas utilizando secadores de frutas à energia solar e a outra
empregando a energia elétrica para desidratação da banana. O estudo foi realizado
na Universidade Federal do Acre visando mostrar aos agricultores familiares as
vantagens da implantação de secadores solar na zona rural do Estado.
Os resultados mostraram que o empreendimento que utiliza a energia elétrica para
desidratação e processamento da farinha de banana verde apresenta maiores
investimento fixo e custo de produção e menor receita líquida que o solar.
O empreendimento a energia solar apresenta, após 5 anos, taxa interna de retorno
de 50% sendo esta de apenas 6% para o secador elétrico. O lucro líquido sobre a
receita total do empreendimento que utiliza energia solar é de 27,31% sendo este de
apenas 16,28% no à energia elétrica. O custo com a implantação do secador a
energia solar é recuperado sob a forma de lucro, em menor tempo (1,7 anos) que o
elétrico (4,2 anos). Os secadores solar apresentam viabilidade econômica para o
processamento de farinha de banana verde nas condições de Rio Branco, Acre e
agregam valor à banana cultivar Terra produzida no Estado.
Palavras-chave: Análise econômica. Agroindústria rural. Frutas desidratadas.
70
ABSTRACT
The production of dehydrated fruit in Brazil is still small compared with countries in
Europe and in the United States. Besides, it is usually practiced in handcraft way and
with low technological level. Therefore, we must modernize practices that can reduce
costs, increase productivity, add values to the agricultural products and promote the
development of production units in rural areas. This study aimed to evaluate
indicators of economic viability of two small agro-industries for production of green
banana flour cultivar Terra, one of them using solar energy fruit dryers and the other
using electrical energy for dehydration of banana. The study was conducted at the
Federal University of Acre in order to show farmers the benefits of installing solar
dryers in the rural zone of the state. The results showed that the enterprise that uses
electrical energy for drying and processing of green banana flour has higher fixed
investment and production costs and lower net income than the solar one. The solar
energy enterprise presents, after five years, internal rate of return of 50%, from which
6% is for the electric dryer. Net income on total revenue of the enterprise that uses
solar energy is 27,31% whereas in the electric powered is 16,28%. The cost with the
deployment of the solar dryer is recovered in the form of profit, in less time (1,7
years) that the electric (4,2 years). The solar dryers presents economic feasibility for
processing of green banana flour in the conditions of Rio Branco, Acre, and add
value to banana from cultivar Terra produced in the state.
Key-words: Economical analysis. Rural agroindustry. Dehydrated fruits.
71
4.1 INTRODUÇÃO
As agroindústrias de frutas desidratadas são normalmente dimensionadas
para alta escala de produção, com custos elevados com máquinas, equipamentos e
manutenção. Além disso, a maioria utiliza a energia elétrica como principal recurso
térmico para promover a secagem dos produtos representando, portanto, também
um custo ambiental pelo prejuízo que o uso desta fonte energética pode trazer ao
ambiente mesmo quando derivada de hidrelétricas.
O uso da energia solar em substituição à elétrica na desidratação de frutas
em empreendimentos agroindustriais pode ter conseqüências favoráveis tanto em
termos econômicos e ambientais quanto de inclusão social, pois permite maior
participação de pequenos produtores, especialmente de agricultores familiares,
no processamento industrial de frutas.
A valorização da energia solar como alternativa à elétrica na desidratação de
frutas e outros produtos de origem vegetal ou animal pode representar um avanço
significativo da condição e qualidade de vida de várias famílias rurais que poderiam
implantar agroindústrias de pequeno porte de forma isolada ou coletiva.
O uso da energia solar em empreendimentos agroindustriais de desidratação
de frutas pode adequar-se a vários produtos inclusive a banana da qual pode-se
obter a banana-passa e a farinha de banana.
Este trabalho teve como objetivo avaliar indicadores de viabilidade econômica
de duas agroindústrias de pequeno porte para produção de farinha de banana verde
cultivar Terra, uma delas utilizando secadores de frutas à energia solar e a outra
empregando a energia elétrica para desidratação da banana.
72
4.2 MATERIAL E MÉTODOS
Para elaborar este estudo considerou-se a implantação de duas
agroindústrias de pequeno porte para agricultura de base familiar no estado do Acre,
com o propósito de produzirem farinha de banana verde, considerando que uma
delas utilizou a energia solar em seus secadores de frutas e a outra empregou a
energia elétrica em estufa com circulação e renovação de ar forçada, ambas com a
mesma capacidade produtiva instalada (aproximadamente 40 kg dia-1 de farinha de
banana), e em seguida comparou-se os empreendimentos por meio da análise de
viabilidade econômica de cada investimento na unidade produtiva.
4.2.1 Investimento fixo
Os investimentos fixos (I) foram destinados às imobilizações de recursos
financeiros com edificações, aquisição de máquinas e equipamentos, móveis e
outros gastos complementares. Para calcular o investimento necessário em
construções civis e instalações complementares, foram utilizados custos médios por
m2, de acordo com os valores praticados no mercado local, conforme QUADROS 2 e 3.
QUADRO 2 – Investimento fixo para implantação de uma agroindústria de base familiar com capacidade para produção de 40 kg dia-1 de farinha de banana verde utilizando no processo de beneficiamento das frutas secador solar plano de convecção natural
Investimento fixo Valor (R$) Obras civis (sala de manuseio 3 x 5 m) Rede de água, esgoto e energia elétrica Secadores solar plano de convecção natural (8 unidades) Equipamentos auxiliares (balança, moinho, seladora elétrica) Mesa com tampo de aço inoxidável Custo alternativo
15.000,00 3.000,00
10.872,00 5.000,00
700,00 4.148,64
Total 38.720,64
73
QUADRO 3 – Investimento fixo para implantação de uma agroindústria de basefamiliar com capacidade para produção de 40 kg dia-1 de farinha de banana verde utilizando no processo de beneficiamento das frutas uma estufa elétrica com circulação e renovação de ar
Investimento fixo Valor (R$) Obras civis (sala de manuseio 3 x 5 m) Rede de água, esgoto e energia elétrica Estufa elétrica com renovação e circulação de ar (Potência 6.000 W) Equipamentos auxiliares (balança, moinho, seladora elétrica) Mesa com tampo de aço inoxidável Custo alternativo
15.000,00 3.000,00
25.670,00 5.000,00
700,00 5.924,40
Total 55.294,40
4.2.2 Estimativa do custo total de produção
O custo total de produção (CT) pode ser entendido como a soma do custo
variável e o fixo, ou seja, a soma dos custos que variam de acordo com a
quantidade de matéria-prima processada e aqueles que não se alteram. Todos
foram computados de forma a fornecer valores anuais a serem utilizados no fluxo de
caixa necessário para estimativa da receita líquida e rentabilidade de cada
empreendimento.
4.2.3 Custo variável
Os custos variáveis (CV) incluem as despesas que se alteram de acordo com
a quantidade de matéria-prima processada. Foram incluídas despesas com pessoal,
manutenção de construções e das máquinas e equipamentos, aquisição dos
materiais de limpeza, sanitização, embalagens, matéria-prima, e despesas com
vendas, distribuição, energia elétrica, além do custo alternativo ou de oportunidade,
conforme QUADROS 4 e 5.
74
QUADRO 4 – Custo variável anual necessário para implantação de uma agroindústria de base familiar com capacidade para produção de40 kg dia-1 de farinha de banana verde utilizando no processo de beneficiamento das frutas uma estufa elétrica com circulação e renovação de ar (potência 6.000 W)
Custo variável anual Valor (R$)
Mão-de-obra familiar(1)
Manutenção(2)
Energia elétrica e impostos(3)
Matéria-prima(4)
Material de embalagem(5)
Material de limpeza
Hipoclorito de sódio (sanitização)(6)
Utensílios (peneira, faca, bacia, travessa)
Despesas com vendas e distribuição(7)
Custo alternativo(8)
12.520,00
964,25
8.523,82
30.000,00
2.263,00
600,00
433,68
300,00
4.056,55
7.159,36
Total 66.820,66
(1) Considerou-se 626 diárias para o pagamento de duas pessoas no valor de R$ 20,00 ao dia cada.
(2) Calculado com base em 1% sobre obras civis, rede elétrica e hidráulica mais 2,5% sobre máquinas e equipamentos.
(3) O valor da energia elétrica foi estimado pela potência (6.000 W) da estufa elétrica e o tempo de consumo de energia (7,5h) por batelada. Cada 1.000 W equivalem a 1KW. Cálculos: 6 kW x 7,5h = 45 kWh x 360 dias = 16.200 kWh ao ano x R$ 0,36167 preço do kWh = R$ 5.859,054 + 25% de ICMS = R$ 7.323,82 + R$ 1.200,00 (energia para captação de água, selagem das embalagens, acionamento elétrico do moinho, iluminação da agroindústria) = R$ 8.523,82.
(4) Calculada com base na produção de seis hectares de banana (ao ano) da própria unidade familiar, ou seja, 6.000 cachos x R$ 5,00 por cacho de banana equivalem a R$ 30.000,00.
(5) Aquisição de 1.353 caixas de papelão com capacidade para 10 kg, e a compra de 14 milheiros de embalagem de polietileno litografada com capacidade para 1 kg, ao custo unitário R$ 1,00 e R$ 65,00, obteve-se o valor de R$ 2.263,00.
(6) Aquisição de 312 litros de hipoclorito de sódio para sanitização da matéria-prima e utensílios, pelo preço unitário de R$ 1,39 equivale ao valor de R$ 433,68 ao ano.
(7) Considerou-se a taxa de juros de 5% sobre o faturamento anual (R$ 81.131,04).
(8) Custo alternativo ou de oportunidade considerou-se a taxa de juros de 12% ao ano.
Os custos variáveis estão intimamente ligados às quantidades de farinha de
banana produzida e comercializada, variando proporcionalmente em relação a estas
quantidades.
75
Considerou-se a remuneração da mão-de-obra familiar na forma de diárias
como valorização de ocupações produtivas na unidade familiar, e não foram
contabilizados os custos com encargos sociais, pois neste caso não é necessário
contrato de trabalho com carteira assinada.
QUADRO 5 – Custo variável anual necessário para implantação de uma agroindústria de base familiar com capacidade para produção de 40 kg dia-1 de farinha de banana verde utilizando no processo de beneficiamento das frutas secador solar plano de convecção natural
Custo variável anual Valor (R$)
Mão-de-obra familiar(1)
Manutenção(2)
Energia elétrica e impostos(3)
Matéria-prima(4)
Material de embalagem(5)
Material de limpeza
Hipoclorito de sódio (sanitização)(6)
Utensílios (peneira, faca, bacia, travessa)
Despesas com vendas e distribuição(7)
Custo alternativo(8)
12.520,00
594,30
1.200,00
30.000,00
2.263,00
600,00
433,68
300,00
4.056,55
6.236,10
Total 58.203,63
(1) Considerou-se 626 diárias para o pagamento de duas pessoas no valor de R$ 20,00 ao dia cada. (2) Calculado com base em 1% sobre obras civis, rede elétrica e hidráulica mais 2,5% sobre
máquinas e equipamentos. (3) Energia elétrica para captação de água, selagem das embalagens, acionamento elétrico do
moinho, iluminação da agroindústria + 25% de ICMS = R$ 1.200,00. (4) Calculada com base na produção de seis hectares de banana (ao ano) da própria unidade
familiar, ou seja, 6.000 cachos x R$ 5,00 por cacho de banana equivalem a R$ 30.000,00. (5) Aquisição de 1.353 caixas de papelão com capacidade para 10 kg, e a compra de 14 milheiros
de embalagem de polietileno litografada com capacidade para 1 kg, ao custo unitário R$ 1,00 e R$ 65,00, obteve-se o valor de R$ 2.263,00.
(6) Aquisição de 312 litros de hipoclorito de sódio para sanitização da matéria-prima e utensílios, pelo preço unitário de R$ 1,39 equivale ao valor de R$ 433,68 ao ano.
(7) Considerou-se a taxa de juros de 5% sobre o faturamento anual (R$ 81.131,04). (8) Custo alternativo ou de oportunidade considerou-se a taxa de juros de 12% ao ano.
76
Considerou-se a água para o abastecimento da agroindústria como sendo
proveniente de poço artesiano da unidade produtiva familiar, cobrado apenas o valor
da energia elétrica para sua captação.
4.2.4 Capital de giro
Para a estimativa do capital de giro necessário para cada empreendimento no
período de um ano foram considerados os custos da matéria-prima, embalagem,
material de limpeza e sanitização.
4.2.5 Custo fixo
O custo fixo (CF) refere-se aos recursos que exigem desembolso monetário
por parte da atividade produtiva para sua recomposição, como as depreciações dos
investimentos fixos e o respectivo custo alternativo. Ele representa a necessidade de
mão-de-obra ou custos administrativos, englobando os encargos sociais. No
entanto, por se tratar de um empreendimento de natureza familiar sem carteira
assinada esses gastos não foram contabilizados.
A vida útil das edificações, máquinas e equipamentos de cada agroindústria
(operada à energia solar e convencional) foi estimada em 50 anos. Com base nesta
informação determinou-se o fator de depreciação sobre os investimentos fixos,
somando-se a esta, o respectivo custo alternativo ou de custo de oportunidade
considerou-se a taxa de juros de 12% ao ano, sendo esta uma remuneração mínima
do mercado financeiro, conforme QUADROS 6 e 7.
77
QUADRO 6 – Custo fixo anual necessário para implantação de uma agroindústria de base familiar com capacidade para produção de 40 kg dia-1 de farinha de banana verde utilizando no processo de beneficiamento das frutas com secador solar plano de convecção natural
Custo fixo anual Valor (R$) Depreciação Custo alternativo
691,44 82,97
Total 774,41
QUADRO 7 – Custo fixo anual necessário para implantação de uma agroindústria de base familiar com capacidade para produção de 40 kg dia-1 de farinha de banana verde utilizando no processo de beneficiamento das frutas uma estufa elétrica
Custo fixo anual Valor (R$) Depreciação Custo alternativo
987,40 118,49
Total 1.105,89
O custo fixo independe do aumento ou da queda do volume da produção ou
das vendas do empreendimento. Mesmo que a agroindústria não produza ou venda
nenhum bem, esse custo ocorre para sua manutenção.
4.2.6 Depreciação
A depreciação (D) é definida como o custo necessário para substituir os bens
de capital quando tornados inúteis sejam pelo desgaste físico ou quando perdem
valor no decorrer dos anos devido às inovações técnicas (depreciação econômica ou
obsolescência).
As despesas de depreciações calculadas basearam-se no valor original dos
investimentos fixos de acordo com cada empreendimento. Sendo que a vida útil das
edificações e os demais equipamentos das agroindústrias para definição do fator de
depreciação (2%) foi estimada em 50 anos. A depreciação representa uma reserva
(que compõe o custo unitário do produto) visando à substituição futura das
edificações e os equipamentos ao final da sua vida útil.
78
A depreciação foi calculada pela fórmula:
D = (Va - Vr)/Vu
Onde:
D = depreciação
Va = valor atual
Vr = valor residual
Vu = vida útil
D = (R$ 38.720,64 - 0)/50 anos = R$ 774,41 (secador solar)
D = (R$ 55.294,40 - 0)/50 anos = R$ 1.105,89 (secador elétrico)
4.2.7 Custo total
O custo total representa a soma de todos os custos com fluxos de serviços de
capital (depreciações) e insumos (despesas de custeio) para produzir determinada
quantidade do produto.
O custo total foi calculado pela fórmula:
CT = CF + CV
Onde:
CT = custo total
CF = custo fixo
CV = custo variável
CT = R$ 774,41 + R$ 58.203,63 = R$ 58.978,04 (secador solar)
CT = R$ 1.105,89 + R$ 66.820,66 = R$ 67.926,55 (secador elétrico)
4.2.8 Custo unitário
O custo unitário de produção é a relação entre o custo total e a quantidade de
bens produzidos. Indica o valor gasto para produzir um quilo de farinha de banana.
79
O custo unitário foi calculado pela fórmula:
CU = CT/produção anual
Onde:
CU = custo unitário
CT = custo total
CU = R$ 58.978,04/13.521,84 kg = R$ 4,36 kg-1 de farinha de banana (sec. solar)
CU = R$ 67.926,55/13.521,84 kg = R$ 5,02 kg-1 de farinha de banana (sec. elétrico)
4.2.9 Estimativa de rentabilidade
Para a estimativa da rentabilidade (IR) dos empreendimentos, definiu-se
inicialmente o fluxo de receitas esperadas, decorrente da comercialização da farinha
de banana verde processada. Esta estimativa foi feita a partir das informações que
definem o planejamento da produção de cada empreendimento (quantidades de
farinha de banana verde produzida), associadas às estimativas dos respectivos
custos de venda.
Com base nas receitas esperadas, nos custos estimados e investimentos
requeridos para cada empreendimento, torna-se possível estabelecer os fluxos de
caixa. O fluxo de caixa de cada empreendimento representa uma sucessão de
pagamentos e recebimentos previstos a cada período.
4.2.10 Relação benefício custo
A relação benefício custo (RBC) é definida como o quociente entre o valor
atual do fluxo de receitas obtidas e o valor atual do fluxo dos custos, incluindo os
investimentos necessários ao desenvolvimento da unidade produtiva. O
empreendimento seria descartado, por este critério, caso a RBC fosse menor que
1 (um). Este indicador permite analisar o retorno financeiro para cada unidade
monetária de custo do empreendimento, durante sua vida útil.
80
A RBC foi calculada pela fórmula:
RBC = RT / CT
Onde:
RBC = relação benefício custo
RT = receita total
CT = custo total
RBC = R$ 81.131,04/R$ 58.978,04 = R$ 1,38 (secador solar)
RBC = R$ 81.131,04/R$ 67.926,55 = R$ 1,19 (secador elétrico)
4.2.11 Receita Líquida
A receita líquida é definida pela diferença entre receita total e o custo total
atualizados. Representam os ganhos obtidos com a atividade incluindo todos os
custos. A atividade representaria prejuízo se o resultado fosse inferior ao custo total.
A receita líquida foi calculada pela fórmula:
RL = RT - CT
Onde:
RL = receita líquida
RT = receita total
CT = custo total
RL = R$ 81.131,04 - R$ 58.978,04 = R$ 22.153,00 (secador solar)
RL = R$ 81.131,04 - R$ 67.926,55 = R$ 13.204,49 (secador elétrico)
4.2.12 Margem de Lucro
A margem de lucro é o indicador de eficiência operacional do
empreendimento. Este índice indica qual é o ganho que o agricultor familiar
consegue gerar a partir do trabalho que desenvolve.
81
A margem de lucro foi calculada pela fórmula:
L = RL/RT x 100
Onde:
L = margem de lucro
RL = receita liquida
RT = receita total
L = R$ 22.153,00 / R$ 81.131,04 x 100 = 27,31% (secador solar)
L = R$ 13.204,49 / R$ 81.131,04 x 100 = 16,28% (secador elétrico)
4.2.13 Remuneração da mão-de-obra familiar
A remuneração da mão-de-obra familiar é a relação entre a receita líquida que
a família se apropria e o número de dias de trabalho. Indica o quanto o sistema
remunera o dia de trabalho da família.
A RMOF foi calculada pela fórmula:
RMOF = RL/dias de trabalho
Onde:
RMOF = remuneração da mão-de-obra familiar
RL = receita líquida
RMOF = R$ 22.153,00/360 dias = R$ 61,54 dia-1 de trabalho (secador solar)
RMOF = R$ 13.204,49 /360 dias = R$ 36,68 dia-1 de trabalho (secador elétrico)
4.2.14 Rentabilidade
A rentabilidade sobre o investimento determina o grau de atratividade do
empreendimento, mostra ao agricultor familiar a velocidade de retorno do capital
investido. Foi obtida sob a forma de valor percentual por unidade de tempo e aponta
a taxa de retorno do capital investido no período (ano).
82
O cálculo do índice de rentabilidade (IR) foi obtido pela fórmula:
IR = RL/(I + CG) x 100
Onde:
IR = índice de rentabilidade
RL = receita líquida
I = investimento fixo
CG = capital de giro
Os itens para composição do capital de giro foram: matéria-prima,
embalagem, material de limpeza e sanitização.
IR = R$ 22.153,00/(R$ 38.720,64 + R$ 33.296,68) x 100 = 30,76% (secador solar)
IR = R$ 13.204,49/(R$ 55.294,40 + R$ 33.296,68) x 100 = 14,91% (secador elétrico)
4.2.15 Ponto de nivelamento
O ponto de nivelamento representa a quantidade de produção para a qual a
receita se iguala a despesa, estabelecendo-se a fronteira entre lucro e prejuízo. E foi
calculado pela fórmula:
PN = CF/(RT - CV) x 100
Onde:
PN = ponto de nivelamento
CF = custo fixo
RT = receita total
CV = custo variável
PN = R$ 774,41 / (R$ 81.131,04 - R$ 58.978,04) x 100 = 3,50% (secador solar)
PN = R$ 1.105,89 / (R$ 81.131,04 - R$ 67.926,55) x 100 = 8,38% (secador elétrico)
83
4.2.16 Tempo de retorno
O tempo de retorno do capital investido é também um indicador de
atratividade do empreendimento, pois mostra ao agricultor familiar o tempo
necessário para que recupere o que investiu na unidade produtiva. Foi obtido sob a
forma de unidade de tempo (ano) e consiste na relação entre o investimento fixo e a
receita líquida.
Para calcular o tempo de retorno (TR), foi utilizada a fórmula:
TR = I/RL
Onde:
TR = tempo de retorno
I = investimento fixo
RL = receita líquida
TR = R$ 38.720,64 / R$ 22.153,00 = 1,75 anos (secador solar)
TR = R$ 55.294,40 / R$ 13.204,49 = 4,19 anos (secador elétrico)
4.2.17 Taxa interna de retorno
A taxa interna de retorno (TIR), em inglês IRR (Internal Rate of Return), é a
taxa necessária para igualar o valor de um investimento (valor presente) com os
seus respectivos retornos futuros ou saldos de caixa. Sendo usada em análise de
investimentos significa a taxa de retorno de um projeto.
O método da taxa interna de retorno consiste em calcular a taxa que anula o
valor presente líquido do fluxo de caixa do investimento que está sendo analisado.
Será atrativo o investimento cuja taxa interna de retorno for maior ou igual à taxa de
atratividade do investidor.
84
4.2.18 Valor presente líquido
O verdadeiro objetivo da análise de VPL é comparar o valor presente de
futuras oportunidades de investimento. Na teoria, o valor presente de um fluxo de
receitas futuro (saída e entrada) deve ser positivo para justificar o investimento. Isto
é, se um negócio valer mais do que seu custo, o VPL será positivo. Uma análise do
valor presente líquido, também denominada análise de fluxo de caixa com desconto,
permite ao agricultor familiar fazer comparações entre uma tecnologia que emprega
a energia solar no processo de secagem de banana verde para produção de farinha
e outra com energia convencional.
4.2.19 Análise econômica simplificada
Para os cálculos da análise econômica simplificada dos dois empreendimentos
(à energia solar e convencional) utilizou-se os parâmetros de investimento inicial,
custo fixo, custo variável, custo total, depreciação, custo unitário de produção,
relação benefício custo, receita líquida, margem de lucro, remuneração da mão-de-
obra familiar e índice de rentabilidade, conforme metodologia descrita pela Empresa
Brasileira de Pesquisa Agropecuária e Serviço Brasileiro de Apoio às Micro e
Pequenas Empresas (2003).
4.2.20 Indicadores de viabilidade econômica
Para o cálculo dos indicadores econômicos (PN: ponto de nivelamento de
cada empreendimento; TR: tempo de recuperação do capital; TIR: taxa interna de
retorno e VPL: valor presente líquido) utilizou-se a metodologia descrita por Silva e
Fernandes (2003) com o auxilio de uma planilha eletrônica.
85
4.3 RESULTADOS E DISCUSSÃO
O estudo de viabilidade econômica para comparar os empreendimentos à
energia solar e convencional, embora simples, indica o melhor investimento e
permite a tomada de decisão quanto à escolha da tecnologia mais adequada para a
unidade produtiva de base familiar.
4.3.1 Investimento inicial
O investimento inicial, composto pelos investimentos fixos, capital de giro e
reserva técnica (imprevistos), para uma tecnologia a energia solar e outra a energia
convencional também requer a tomada de decisão pelo agricultor familiar quanto à
escolha do investimento mais adequado.
Os investimentos apresentados neste estudo requerem recursos financeiros
de R$ 79.219,05 para o empreendimento a energia solar e de R$ 97.450,19 para
agroindústria a energia convencional, conforme TABELA 12. Estes valores foram
obtidos para as condições especificas deste projeto. No entanto, se o agricultor já
estiver cultivando banana ocorrerão mudanças, principalmente nos parâmetros de
capital de giro (aquisição da matéria-prima) e o investimento inicial poderá ser
menor.
TABELA 12 – Investimento inicial para implantação de agroindústrias de pequeno porte de base familiar com capacidade para 40 kg dia-1 de farinha de banana verde com opções na escolha da energia térmica para o processo de secagem das frutas a energia solar ou convencional
Discriminação Energia Solar (R$) Energia Convencional (R$)
Investimento fixo Capital de giro Reserva técnica (10%)
38.720,64 33.296,68 7.201,73
55.294,40 33.296,68 8.859,11
Total 79.219,05 97.450,19 Fonte: Adaptado de Meloni (1998)
86
A agregação de valor à matéria-prima oriunda das produções agrícolas
também passa pela agricultura familiar por meio da implantação de agroindústrias de
pequeno porte no meio rural. No entanto, o êxito pela inserção da agricultura de
base familiar no contexto de cadeias produtivas requer o planejamento e utilização
adequada da unidade produtiva de modo a aperfeiçoar sua capacidade de produção
instalada com o menor investimento e a contenção de gastos desnecessários,
visando à comercialização de subprodutos com qualidade.
4.3.2 Investimento fixo
O investimento fixo (I) foi destinado às imobilizações de recursos com obras
civis (sala de manuseio da matéria-prima com 3 x 5 m), instalações elétricas,
hidráulicas e saneamento, aquisição de secadores solar e elétrico para desidratação
da banana e equipamentos auxiliares (balança eletrônica, moinho, seladora elétrica)
e mesa com tampo de aço inoxidável e os custos alternativos ou de oportunidade
(TABELA 13). Para efetuar o cálculo do custo alternativo ou de oportunidade dos
investimentos fixos alocados na implantação das agroindústrias, considerou-se a
taxa de juros de 12% ao ano, sendo esta uma remuneração mínima do mercado
financeiro.
Estimou-se a capacidade de carga de uma estufa elétrica com circulação e
renovação de ar (potência de 6.000 W) com possibilidade para desidratar
aproximadamente 90 kg de banana verde fatiada por batelada o que equivale à
capacidade de carga de oito secadores solar modelo TA. Foi escolhido o secador
solar plano de convecção natural com telha de fibrocimento e telha de alumínio
ondulada como superfície absorvedora da radiação solar (TA) porque este
apresentou a mesma eficiência térmica que a estufa elétrica e os outros dois
secadores solar equipados com chapas metálicas (manta térmica e chapa de ferro
como superfície absorvedora - MF, e telha de fibrocimento e chapa de ferro como
superfície absorvedora - TF) tendo este, no entanto, apresentado o menor custo
(R$ 1.359,00) entre os mesmos (TABELA 1 e QUADRO 1).
87
TABELA 13 – Investimento fixo para implantação de duas agroindústrias de base
familiar com capacidade para produção de 40 kg dia-1 de farinha de banana verde, utilizando no processo de beneficiamento das frutas oito secadores solar plano de convecção natural e uma estufa elétrica com circulação e renovação de ar forçada com potência de 6.000 W
Investimento fixo Energia solar (R$) Energia convencional (R$)
Obras civis (sala de manuseio 3 x 5 m) Rede de água, esgoto e energia elétrica Secador para desidratação das frutas Equipamentos auxiliares (balança, moinho, seladora elétrica) Mesa com tampo de aço inoxidável Custo alternativo
15.000,00 3.000,00
10.872,00
5.000,00 700,00
4.148,64
15.000,00 3.000,00
25.670,00
5.000,00 700,00
5.924,40 Total 38.720,64 55.294,40
88
4.3.3 Receita total
Para compor a receita total (RT) foi estimada a produção de seis mil cachos
de banana por ano (seis hectares de área cultivada) com massa média para cada
1.000 cachos na ordem de 9.359 kg hectare-1 ano-1 (IBGE, 2010). Os seis mil cachos
de banana equivalem a 56.154 kg que, considerando um rendimento médio de
24,0% para a farinha de banana verde, rende 13.521,84 kg ano-1 que, com o custo
unitário de venda no mercado local de R$ 6,00, obtém-se receita total de
R$ 81.131,04.
4.3.4 Custo fixo
Os custos fixos (CF) são menores que os custos variáveis para as duas
tecnologias conforme TABELA 14. No entanto, o secador solar apresenta os
menores custos fixo (R$ 774,41), variável (R$ 58.203,63) e total (R$ 58.978,04)
quando comparado com o secador elétrico. Isto confere ao secador solar o menor
custo unitário de produção (R$ 4,36 kg-1) da farinha de banana, que o torna mais
competitivo, quando comparado com o secador convencional que gasta R$ 5,02 kg-1
de farinha de banana produzida.
A matéria-prima e a mão-de-obra são os principais responsáveis pelo
aumento dos custos variáveis no custo total de produção da farinha de banana para
as duas tecnologias. No entanto, o custo com energia elétrica utilizada na captação
de água, moagem da banana desidratada e selagem de embalagem é menor para a
tecnologia que utiliza energia solar (2,03%) no processo de desidratação das frutas,
com significativa economia para a matriz que emprega energia limpa, contra 12,55%
para o empreendimento que utiliza secador elétrico no processo de desidratação da
matéria-prima (TABELA 14).
89
TABELA 14 – Porcentagem de participação dos custos fixos e variáveis no custo unitário de produção da farinha de banana verde em duas agroindústrias de base familiar com capacidade para 40 kg dia-1 utilizando no processo de beneficiamento das frutas um secador convencional (estufa elétrica) e secador solar plano de convecção natural (coletor solar com telha de fibrocimento e telha de alumínio ondulada como superfície absorvedora)
CUSTOS FIXOS E VARIÁVEIS Estufa elétrica
Secador solar Custo (R$) (%) Custo (R$) (%)
Depreciação Custo alternativo
987,40 118,49
1,46 0,17
691,44 82,97
1,17 0,14
CUSTO FIXO 1.105,89 1,63 774,41 1,31 Matéria-prima Mão-de-obra familiar Energia elétrica Despesas de venda e distribuição Material de embalagem Manutenção Material de limpeza Hipoclorito de sódio (sanitização matéria-prima) Utensílios (peneira, faca inox, bacia, travessa) Custo alternativo
30.000,00 12.520,00 8.523,82 4.056,55 2.263,00
964,25 600,00 433,68 300,00
7.159,36
44,17 18,43 12,55 5,97 3,33 1,42 0,88 0,64 0,44
10,54
30.000,00 12.520,00 1.200,00 4.056,55 2.263,00
594,30 600,00 433,68 300,00
6.236,10
50,86 21,23
2,03 6,88 3,84 1,01 1,02 0,74 0,51
10,57 CUSTO VARIÁVEL 66.820,66 98,37 58.203,63 98,69 CUSTO TOTAL 67.926,55 100,00 58.978,04 100,00
90
4.3.5 Custo variável
Para a escala de produção proposta, esta atividade não requer qualificação
especifica de pessoal, apenas recomenda-se treinamento para uso e conservação
dos equipamentos, redução dos desperdícios, higiene pessoal e do local de trabalho
e a utilização das boas práticas de fabricação em todas as etapas de processamento
da farinha de banana.
4.3.6 Custo total e custo unitário
A agroindústria de base familiar que utiliza a energia solar no processo de
beneficiamento da banana apresenta resultado positivo, pois o custo unitário médio
de produção (R$ 4,36 kg-1) é inferior ao custo de produção do empreendimento que
usa a energia elétrica (R$ 5,02 kg-1) e ao valor de venda (R$ 6,00 kg-1) da farinha de
banana praticado no mercado local. Isto demonstra que quanto menor o custo
unitário de produção, maior será à margem de lucro.
Segundo Prezotto (2005) a implantação de uma agroindústria de pequeno
porte acompanhada de um bom planejamento de gestão poderá proporcionar a
utilização máxima da capacidade produtiva instalada, resultando no menor custo
unitário de produção e no aumento da competitividade dos produtos no mercado.
4.3.7 Relação benefício custo
Os resultados indicam que a relação benefício custo para o empreendimento
que utiliza a energia solar (R$ 1,38) é maior que, aquele que faz opção pelo secador
elétrico (R$ 1,19). Isso significa que para cada real investido no empreendimento de
acordo com a tecnologia escolhida de processamento das frutas, o retorno financeiro
ocorrerá acrescido da respectiva receita.
91
4.3.8 Receita líquida
O empreendimento que utiliza a energia solar no processo de secagem das
frutas apresenta maior receita líquida (RL = R$ 22.153,00) quando comparado com o
que emprega a energia elétrica (RL = R$ 13.204,49) como tecnologia de
desidratação, pois os custos com a eletrificação e a própria aquisição dos
equipamentos elétricos são maiores que os custos com os secadores solar.
4.3.9 Margem de lucro
Os resultados indicam que o empreendimento da unidade produtiva que
utiliza energia solar tem lucro líquido de 27,31% sobre a receita total (RT), contra
16,28% para o secador elétrico. À medida que o empreendimento familiar reduz
seus custos e/ou aumenta suas receitas, este lucro tende a aumentar como mostram
os resultados positivos do secador solar.
4.3.10 Remuneração da mão-de-obra familiar
A remuneração da mão-de-obra familiar do empreendimento que utiliza a
energia solar no processo de beneficiamento da produção de banana para produção
de farinha obtém melhor remuneração (R$ 61,54) por dia de trabalho, quando
comparado com aquele que faz opção pelo uso da energia convencional, pois
alcança menor remuneração (R$ 36,68) no mesmo tempo.
O agricultor familiar quando comercializa os 6.000 cachos de banana obtêm
receita bruta de R$ 30.000,00 sem considerar os seus custos de produção. Se o
mesmo agricultor implantasse uma agroindústria de produção de farinha de banana
com energia solar obteria a receita bruta pela comercialização da produção de
banana (R$ 30.000,00) acrescida da receita da agroindústria (R$ 22.153,00) e
também a remuneração da mão-de-obra familiar nas atividades do agronegócio
92
(R$12.520,00), sendo que a agregação de valor pela implantação do
empreendimento (R$ 22.153,00 + R$ 12.520,00 = R$ 34.673,00) é 15,57% superior
a receita bruta pela comercialização da banana in natura. Percebe-se que aqueles
agricultores que também trabalham os últimos elos da cadeia produtiva
(beneficiamento e comercialização) têm maiores receitas e unidades produtivas de
base familiar sustentáveis.
4.3.11 Rentabilidade
Os resultados mostram o grau de atratividade pela escolha da tecnologia
(secador solar ou elétrico) no processo de secagem das frutas e a velocidade de
retorno do capital investido. Isso significa que, a cada ano, o agricultor familiar
recupera 30,76% do valor investido no empreendimento da unidade produtiva sob a
forma de energia solar por meio dos lucros obtidos no negócio, contra o índice de
rentabilidade de 14,91% para o empreendimento que utiliza a energia elétrica no
processo de desidratação da banana.
4.3.12 Ponto de nivelamento
A tecnologia solar utilizada no processamento das frutas apresenta menor
ponto de nivelamento (PN = 3,50%) e demonstra maior eficiência pois seus custos
são menores quando comparados com os da energia convencional (PN = 8,38%).
O agricultor familiar precisa produzir, anualmente, no mínimo, 473,26 kg de
farinha de banana verde no empreendimento a energia solar e 1.133,13 kg de
farinha na energia convencional para que não ocorra prejuízo. Isso significa que o
mesmo só obterá lucro se comercializar além do ponto de nivelamento para a
respectiva tecnologia.
93
4.3.13 Tempo de retorno
O agricultor familiar que utiliza o secador a energia solar recupera o
investimento que gasta na implantação do empreendimento na unidade produtiva,
sob a forma de lucro, em 1,75 anos, ou seja, aproximadamente 21 meses (menor
tempo) após o inicio das atividades, contra 4,19 anos (aproximadamente 51 meses)
para o agricultor que emprega a energia elétrica no processo de secagem e
produção da farinha de banana.
4.3.14 Taxa interna de retorno
Analisando o fluxo de caixa de dois empreendimentos com a mesma
capacidade produtiva instalada e utilizando distintas fontes de energia térmica no
processo de secagem de bananas para obtenção de farinha ao longo de cinco anos,
o melhor será aquele que apresentar a maior taxa interna de retorno, conforme
dados apresentados na TABELA 15.
TABELA 15 – Fluxo de caixa no período de cinco anos para um empreendimento com secador solar e outro com energia elétrica e a respectiva taxa interna de retorno1
Ano TIR Secador solar TIR Secador elétrico (%) (R$) (%) (R$) 0 - 38.720,64 - 55.294,40 1 - 43% 22.153,00 - 13.204,49 2 9% 22.153,00 - 38% 13.204,49 3 33% 22.153,00 - 15% 13.204,49 4 44% 22.153,00 - 2% 13.204,49 5 50% 22.153,00 6% 13.204,49 0 – 5 Total - 72.044,36 - 10.728,05
1 Foi utilizada a taxa mínima de atratividade de 12% ao ano (estimativa).
O cálculo da taxa interna de retorno permite a determinação da taxa de juros
que o empreendimento rende sobre o valor original do capital investido, ou seja, ele
fornece a escala de desconto que cada negócio produz em vez de aplicar uma
escala de desconto determinada de fora do agronegócio.
94
O melhor empreendimento utiliza a energia solar no processo de
beneficiamento das frutas, pois obtêm a maior taxa interna de retorno (TIR = 50%)
após cinco anos, quando comparado com o secador elétrico que apresenta TIR (6%)
inferior no mesmo período. Isso ocorre porque o empreendimento a energia solar
apresenta o menor investimento fixo e a maior receita líquida com fluxo de caixa
uniforme no mesmo período (TABELA 15).
4.3.15 Valor presente líquido
A TABELA 16 apresenta os dois empreendimentos com fluxos de caixa
diferentes, no período de cinco anos e seus respectivos VPLs.
TABELA 16 – Fluxo de caixa no período de cinco anos para um empreendimento com secador solar e outro com energia elétrica e o respectivo valor presente líquido1
Ano VPL no período
Fluxo de caixa (secador solar)
VPL no período
Fluxo de caixa (secador elétrico)
(R$) (R$) (R$) (R$) 0 - 38.720,64 - 55.294,40 1 (16.911,76)2 22.153,00 (38.843,46) 13.204,49 2 (1.143,70) 22.153,00 (29.444,77) 13.204,49 3 12.934,94 22.153,00 (21.053,07) 13.204,49 4 25.505,14 22.153,00 (13.560,49) 13.204,49 5 36.728,54 22.153,00 (6.870,69) 13.204,49 0 – 5 Total 72.044,36 10.728,05 VPL a 12% 36.728,54 (6.870,69)
1 Foi utilizada uma escala de desconto com taxa de juros de 12% ao ano. 2 Valor entre parênteses significa VPL negativo
O empreendimento que utiliza a energia solar é mais atrativo, pois apresenta
VPL positivo no valor de R$ 36.728,54 no período de cinco anos. Isto significa que
os recursos financeiros gerados pelo projeto são capazes de pagar o investimento e
ainda gerar um retorno igual ao valor do VPL obtido. Isso ocorre porque seu
investimento fixo (R$ 38.720,64) é menor e a receita líquida (R$ 22.153,00) é maior
quando comparada com a agroindústria que emprega a energia elétrica no
processamento da farinha de banana com VPL negativo (R$ 6.870,69) no mesmo
período, conforme apresentado na TABELA 16.
95
4.4 CONCLUSÕES
O empreendimento que utiliza a energia elétrica para desidratação e
processamento da farinha de banana verde apresenta maiores investimento fixo e
custo de produção e menor receita líquida que o solar.
O empreendimento a energia solar empregado para o processamento de
farinha de banana verde apresenta, após 5 anos, taxa interna de retorno de 50%
sendo esta de apenas 6% para o secador elétrico.
O empreendimento da unidade produtiva que utiliza energia solar tem lucro
líquido sobre a receita total de 27,31% enquanto que este é de apenas 16,28% para
o secador à energia elétrica.
O custo com a implantação do secador a energia solar é recuperado sob a
forma de lucro, em menor tempo (1,7 anos) que o elétrico (4,2 anos).
Os secadores solar apresentam viabilidade econômica para o processamento
de farinha de banana verde nas condições de Rio Branco, Acre e agregam valor à
banana cultivar Terra produzida no Estado.
96
REFERÊNCIAS EMPRESA BRASILEIRA DE PESQUISA AGROPECUÁRIA; SERVIÇO BRASILEIRO DE APOIO ÀS MICRO E PEQUENAS EMPRESAS. Iniciando um pequeno grande negócio agroindustrial: frutas desidratadas. Brasília: Embrapa Informação Tecnológica, 2003. 115 p. (Série Agronegócios). FAO. Faostat. Disponível em: <http://www.fao.org/site/339/default.aspx>. Acesso em: 24 jun. 2010. IBGE. Levantamento sistemático da produção agrícola. Disponível em: <http://www.ibge.gov.br>. Acesso em: 24 jun. 2010. MELONI, P. L. S. Como montar uma pequena fábrica de frutas desidratadas. Viçosa, MG: CPT, 1998. 42 p. PREZOTTO, L. L. A sustentabilidade da agricultura familiar: implicações e perspectivas da legislação sanitária para a pequena agroindústria. Fortaleza: Fundação Konrad Adenauer, 2005. 167 p. SILVA, C. A. B. da; FERNANDES, A. R. Metodologia de elaboração de projetos agroindustriais. In: ______. (Ed.). Projetos de empreendimentos agroindustriais: produtos de origem vegetal. 2 v. Viçosa: UFV, 2003. cap. 1, p. 13-21.
97
5 CONCLUSÕES
Os secadores de frutas operados a energia solar, constituídos de chapas
metálicas (ferro, alumínio) como superfícies absorvedoras da radiação solar têm
eficiência térmica equivalente ao secador convencional.
Os secadores solar providos com telhas de alumínio e manta térmica com
chapa de ferro permitem obter farinha de banana com maior valor protéico do que o
secador convencional.
Os secadores solar providos com chapas metálicas são adequados para
processar farinha de banana verde com qualidade e segurança alimentar.
A banana cultivar Terra apresenta rendimentos de farinha de 26,21% a partir
da penca e de 24% a partir do cacho.
A farinha de banana verde obtida com o uso de secadores solar apresenta
características físico-químicas de acordo com os padrões estabelecidos pela
legislação brasileira.
O empreendimento que utiliza a energia elétrica para desidratação e
processamento da farinha de banana verde apresenta maiores investimento fixo e
custo de produção e menor receita líquida que o solar.
O empreendimento a energia solar empregado para o processamento de
farinha de banana verde apresenta, após 5 anos, taxa interna de retorno de 50%
sendo esta de apenas 6% para o secador elétrico.
O empreendimento da unidade produtiva que utiliza energia solar tem lucro
líquido sobre a receita total de 27,31% enquanto que este é de apenas 16,28% para
o secador à energia elétrica.
O custo com a implantação do secador a energia solar é recuperado sob a
forma de lucro, em menor tempo (1,7 anos) que o elétrico (4,2 anos).
Os secadores solar apresentam viabilidade econômica para o processamento
de farinha de banana verde nas condições de Rio Branco, Acre e agregam valor à
banana cultivar Terra produzida no Estado.
98
REFERÊNCIAS ALMEIDA JÚNIOR, J. F. de; SILVA, C. A. B. da; SIQUEIRA, K. B. Produção de tomate seco em conserva. In: FERNANDES, A. R.; SILVA, C. A. B. da. (Ed.). Projetos de empreendimentos agroindustriais: produtos de origem vegetal. 2 v. Viçosa: UFV, 2003. cap. 10, p. 397-417. ALTEMANI, C. A. C. Estudo de aquecedores solares de convecção natural para secagem. 1976. 80 f. Dissertação (Mestrado em Agronomia) Faculdade de Engenharia de Campinas, Universidade Estadual de Campinas, Campinas, 1976. BAPTISTA, A. S. C. Análise da viabilidade econômica da utilização de aquecedores solares de água em resorts no Nordeste do Brasil. 2006. 158 f. Dissertação (Mestrado em Ciências em Planejamento Energético) – Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2006. BARTLETT, M. S. Properties of sufficiency and statistical tests. Proceedings of the Royal Society of London. v. 160A, p. 268-282, 1937. BORGES, A. de M.; PEREIRA, J.; LUCENA, E. M. P. de. Caracterização da farinha de banana verde. Ciência e Tecnologia de Alimentos, Campinas, SP, v. 29, n. 2, p. 1-7, abr./jun. 2009. BRASIL. Resolução RDC ANVISA/MS nº. 12, de 02 de janeiro de 2001. Regulamento técnico sobre os padrões microbiológicos para alimentos. Diário Oficial da União, Brasília, DF, 10 jan. 2001. BRASIL. Resolução RDC ANVISA/MS nº 360, de 23 de dezembro de 2003. Regulamento técnico sobre rotulagem nutricional de alimentos embalados. Diário Oficial da União, DF, 26 dez. 2003. BRASIL. Resolução RDC ANVISA/MS nº 263, de 22 de setembro de 2005. Regulamento técnico para produtos de cereais, amidos, farinha e farelos. Diário Oficial da União, DF, 23 set. 2005. CONCEIÇÃO, M. L. da; VANSCONCELOS, E. T. de A.; PEREIRA, I. D. F.; CINTRA, V. M. Difusão de tecnologia para aproveitamento de frutas não comercializadas em comunidades carentes. João Pessoa: Universidade Federal da Paraíba. 2007. Disponível em: <http://www.ies.ufpb.br/ojs2/index.php/extensaocidada/article/View File/1382/1055>. Acesso em: 29 ago. 2008.
99
CRUZ, G. A. Desidratação de alimentos: frutas, vegetais, ervas, temperos, carnes, peixes, nozes, sementes. 2. ed. São Paulo: Globo, 1990. 207 p. EMBRAPA MANDIOCA E FRUTICULTURA TROPICAL. Produção brasileira de banana em 2008. Disponível em: <http://www.cnpmf.embrapa.br/planilhas/Banana_ Brasil_2008.pdf> Acesso em: 4 jun. 2010. EMPRESA BRASILEIRA DE PESQUISA AGROPECUÁRIA; SERVIÇO BRASILEIRO DE APOIO ÀS MICRO E PEQUENAS EMPRESAS. Iniciando um pequeno grande negócio agroindustrial: frutas desidratadas. Brasília: Embrapa Informação Tecnológica, 2003. 115 p. (Série Agronegócios). FAO. Faostat. Disponível em: <http://www.fao.org/site/339/default.aspx>. Acesso em: 24 jun. 2010. FASOLIN, L. H.; ALMEIDA, G. C. de; CASTANHO, P. S.; NETTO-OLIVEIRA, E. R. Biscoitos produzidos com farinha de banana: avaliações química, física e sensorial. Ciência e Tecnologia de Alimentos, Campinas, v. 27, n. 3, p. 524-529, jul./set. 2007. FRAIDENRAICH, N. Tecnologia solar no Brasil: os próximos 20 anos. Pernambuco: Universidade Federal de Pernambuco, 2005. 11 p. HINRICHS, R. A.; KLEINBACH, M. Energia e meio ambiente. 3. ed. Tradução Flávio Maron Vichi; Leonardo Freire de Mello. São Paulo: Pioneira Thomson Learning, 2003. 543 p. Tradução de: Energy: its use and the environment. IBGE. Levantamento sistemático da produção agrícola. Disponível em: <http://www.ibge.gov.br>. Acesso em: 24 jun. 2010. INSTITUTO ADOLFO LUTZ. Normas analíticas do Instituto Adolfo Lutz: métodos químicos e físicos para análise de alimentos. 3. ed., 1 v., São Paulo, 1985. 535 p. LARCHER, W. Ecofisiologia vegetal. Tradução Carlos Henrique Britto de Assis Prado. São Carlos: RiMa Artes e Textos, 2004. 531 p. Tradução de: Ökophysiologie der pflanzen. LIMA, A. G. B. de; NEBRA, S. A.; QUEIROZ, M. R. de. Aspectos científicos e tecnológicos da banana. In: Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v. 2, n. 1, p. 87-101, 2000. (Comunicado técnico).
100
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101
SILVA, C. A. B. da; FERNANDES, A. R. Metodologia de elaboração de projetos agroindustriais. In: ______. (Ed.). Projetos de empreendimentos agroindustriais: produtos de origem vegetal. 2 v. Viçosa: UFV, 2003. cap. 1, p. 13-21. SILVA, N. da; JUNQUEIRA, V. C. A.; SILVEIRA, N. F. de A.; TANIWAKI, M. H.; SANTOS, R. F. S. dos; GOMES, R. A. R. Manual de métodos de análise microbiológica de alimentos. 3. ed. São Paulo: Livraria Varela, 2007. 552 p. SOUZA, L. G. M. de; MENDES, J. U. de L.; LIMA NETO, H. J. de; SANTOS, N. R. G. dos; MELO, A. V. de; SANTOS, R. D. dos. Obtenção de tomate seco utilizando um sistema de secagem solar construído com material alternativo. In: CONGRESSO IBEROAMERICANO DE ENGENHARIA MECÂNICA, 8., 2007, Cusco. Resumos... Natal: Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2007. p. 927-935. SPOTO, M. H. F. Desidratação de frutas e hortaliças. In: OETTERER, M.; REGITANO-D’ARCE, M. A. B.; SPOTO, M. H. F. (Ed.). Fundamentos de ciência e tecnologia de alimentos. Barueri, SP: Manole, 2006. cap. 12, p. 565-604. TOKUNAGA, T. A cultura da banana. Campinas, SP: CATI, 2000. 80 p. (Boletim técnico, 233). TRAVAGLINI, D. A.; PINTO NETO, M.; BLEINROTH, E. W.; LEITÃO, M. F. de F. Banana-passa: princípios de secagem, conservação e produção industrial. Campinas: ITAL/Rede de Núcleos de Informação Tecnológica, 1993. 73 p. VIEIRA, L. M. Banana. Santa Catarina: Epagri/Cepa, 2009.
102
..............
APÊNDICES
103
APÊNDICE A – Desempenho do secador convencional (EE) e dos quatro secadores solar planos de convecção natural (T, TF, TA e MF) quanto à variação de temperatura e umidade relativa do ar em experimento com cinco tratamentos e quatro blocos, realizado na Universidade Federal do Acre, em Rio Branco, Acre, 2009
Secadores Horas
UR do ar (%) no ambiente
UR do ar (%) no interior do equipamento
∆UR (%)
Temperatura do ar (ºC) ambiente
Temperatura do ar (ºC) no
interior do equipamento
∆T (ºC)
EE 8:45 10:15 11:15 12:45 14:15 15:15 16:45
60 54 44 37 38 36 -
65,4 11,5 11,7 10,6 10,3 9,8 -
- 5,4 42,5 32,3 26,4 27,7 26,2
-
30,3 32,4 34,4 36,6 36,2 35,6
-
30,3 55,0 65,0 66,0 65,0 65,0
-
0,0 22,6 30,6 29,4 28,8 29,4
-
T 8:45 10:15 11:15 12:45 14:15 15:15 16:45
60 54 44 37 38 36 42
48,9 30,4 23,4 20,4 15,7 14,8 29,9
11,1 23,6 20,6 16,6 22,3 21,2 12,1
30,3 32,4 34,4 36,6 36,2 35,6 34,3
32,9 43,4 46,9 50,7 54,5 55,0 41,3
2,6 11,0 12,5 14,1 18,3 19,4 7,0
TF 8:45 10:15 11:15 12:45 14:15 15:15 16:45
60 54 44 37 38 36 42
48,7 24,0 16,5 13,4 12,7 10,7 13,3
11,3 30,0 27,5 23,6 25,3 25,3 28,7
30,3 32,4 34,4 36,6 36,2 35,6 34,3
31,0 44,5 52,4 58,6 58,8 63,5 57,3
0,7 12,1 18,0 22,0 22,6 27,9 23,0
TA 8:45 10:15 11:15 12:45 14:15 15:15 16:45
60 54 44 37 38 36 42
44,1 33,4 22,1 15,9 14,9 13,8 23,1
15,9 20,6 21,9 21,1 23,1 22,2 18,9
30,3 32,4 34,4 36,6 36,2 35,6 34,3
39,2 45,1 55,8 60,7 62,1 60,1 50,2
8,9 12,7 21,4 24,1 25,9 24,5 15,9
MF 8:45 10:15 11:15 12:45 14:15 15:15 16:45
60 54 44 37 38 36 42
60,9 21,8 18,9 14,8 12,0 12,4 17,3
- 0,9 32,2 25,1 22,2 26,0 23,6 24,7
30,3 32,4 34,4 36,6 36,2 35,6 34,3
32,2 53,0 56,0 61,4 66,3 62,7 52,6
1,9 20,6 21,6 24,8 30,1 27,1 18,3
∆UR- Diferença de umidade relativa do ar ∆T - Diferença de temperatura EE - Estufa elétrica com circulação e renovação de ar (6.000 W) T - Secador solar com telha de fibrocimento como superfície absorvedora TF - Secador solar com telha de fibrocimento e chapa de ferro como superfície absorvedora TA - Secador solar com telha de fibrocimento e telha de alumínio ondulada como superfície absorvedora MF - Secador solar com manta térmica e chapa de ferro como superfície absorvedora Radiação solar incidente: 795 w m-2 (Data: 8 set. 2009)
104
APÊNDICE B – Análise de variância da temperatura do ar (TA) e umidade relativa do ar (URA) no interior dos equipamentos de experimento realizado no delineamento em blocos casualizados com cinco tratamentos e quatro blocos
Fonte de Variação GL Quadrados Médios TA URA
Blocos 3 0,00016ns 3,246ns Tratamentos 4 0,00126** 32,286** Resíduo 12 0,00012 2,637 Total 19 - - CV (%) - 1,23 12,41 Bartlett (χ²) 13,0814 3,8404 Shapiro-Wilk (W) 0,9609 0,9733
APÊNDICE C – Análise de variância da água evaporada (AE), banana desidratada (BD),
atividade de água (Aa) e tempo de secagem (TS) da farinha de banana verde de experimento realizado no delineamento em blocos casualizados com cinco tratamentos e quatro blocos
Fonte de Variação GL Quadrados Médios AE BD Aa TS
Blocos 3 0,00005ns 0,00010ns 0,00657ns 0,00023ns Tratamentos 4 0,00023* 0,00044* 0,06109** 0,09001** Resíduo 12 0,00005 0,00010 0,00386 0,00046 Total 19 - - - - CV (%) - 0,40 0,62 18,12 1,88 Bartlett (χ²) 6,9755 7,5544 5,9304 1,8595 Shapiro-Wilk (W) 0,9429 0,9379 0,9657 0,9714
APÊNDICE E – Análise de variância do pH e acidez da farinha de banana verde de
experimento realizado no delineamento em blocos casualizados com cinco tratamentos e quatro blocos
Fonte de Variação GL Quadrados Médios pH1 Acidez
Blocos 3 0,005ns 0,027** Tratamentos 4 0,027** 0,022** Resíduo 12 0,005 0,003 Total 19 - - CV (%) - 1,16 8,55 Bartlett (χ²) 2,2577 11,0975 Shapiro-Wilk (W) 0,9388 0,9436
105
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